Управление асинхронными электродвигателями. устройства плавного пуска (УПП) и преобразователи частоты (ПЧ)

Самым распространенным электроприводом на сегодняшний день являются асинхронные двигатели, питающиеся переменным током. Короткозамкнутые асинхронные двигатели имеют ряд плюсов. Очень большой срок эксплуатации, у них практически нечему ломаться. В их конструкции нет ничего лишнего, по сути, статорная обмотка,  ротор и корпус – их основные составляющие.

Все бы хорошо: и простота, и дешевизна, и долговечность, и высокий КПД. Но как управлять короткозамкнутым двигателем переменного тока. Это возможно только меняя частоту сети. Количество оборотов такого двигателя прямо пропорционально частоте сети (ГЦ). А для чего нужно управлять двигателем? Причин для этого много. При пуске короткозамкнутого асинхронного двигателя пусковые токи сильно превышают номинальные, а скорость в процессе работы жестко остается практически неизменной. Из-за этого до недавнего времени такие двигатели применялись или на оборудовании с маленькими мощностями или на оборудовании с «легкой», так называемой, насосно-вентиляторной нагрузкой.

Еще недавно для привода тяжелого оборудования, например, в качестве крановых двигателей или двигателей каких-либо подъемных механизмов, использовались фазные асинхронные двигатели. У них пуск и регулирование оборотов можно добиться введением сопротивлений. С увеличением сопротивления в цепи ротора фазного двигателя скорость снижается, но и КПД при этом сильно падает.

С появлением и обширным применением устройств плавного пуска и преобразователей частоты (ПЧ) асинхронные короткозамкнутые двигатели переменного тока успешно вошли почти во все сферы современного технического мира.

Для чего нужен плавный пуск? Для того, чтобы понизить пусковой ток двигателя. Это необходимо, например, если двигатель запитывается от электрогенератора, который выдает мощность немного большую, чем требует двигатель в своем номинальном режиме. И соответственно запуск, который требует больших токов у двигателя, не произойдет. Или, если сеть имеет маленькую мощность. Некоторые производители асинхронных двигателей большой мощности прямо в паспорте запрещают прямой пуск из-за возникновения при этом повышенных усилий в лобовых частях обмоток ротора и статора. Плавный пуск может быть необходим также для решения непосредственно задачи, например, для плавного разгона какого-либо механизма.

УПП также называют еще софт-стартеры. Не следует забывать, что при всех плюсах работы двигателя с устройством плавного пуска, цена такого симбиоза возрастает. УПП может быть дороже двигателя.

Более дорогим, но и более расширяющим горизонты применения двигателя, является частотное регулирование. Преобразователи частоты (ПЧ), как правило, имеют в себе УПП, как опцию, но одновременно с этим позволяют плавно менять обороты двигателя. Комплект: двигатель, ПЧ и датчик обратной связи позволяет создавать различные автоматические системы. Так например, насосная станция водоснабжения, имеющая двигатели, которые управляются ПЧ может в автоматическом режиме поддерживать постоянное давление при любом потреблении воды. Это, во-первых, комфортно, а во-вторых, приводит к значительному сбережению электроэнергии. Ведь, например, в ночное время в многоквартирном жилом доме потребление воды мало, и насосы для обеспечения стандартного давления будут меньше потреблять электроэнергии. А при увеличении потребления воды потребителями насосы будут автоматически плавно выходить в номинальный режим.