Электрооборудование не стоит на месте. Как в быту, так и в промышленности регулярно появляются устройства, отличающиеся эффективностью, экономичным расходом энергии, вариативностью настроек. Они значительно превосходят предшественников, соответствуют наиболее жестким требованиям и стандартам.
В качестве примера можно рассмотреть АДЧР, асинхронный двигатель с частотной регулировкой. Его универсальность и технологичность уже были оценены во множестве промышленных, производственных отраслей. По какому принципу работают такие моторы? В чем их особенности? Каковы преимущества перед классическими моделями?
Понятие
Расшифровка аббревиатуры АДЧР – “асинхронный двигатель частотно-регулируемый”. В конструкции устройства зачастую используются модули, обеспечивающие совместимость с частотными преобразователями. Такая комбинация дает возможность с высокой точностью изменять частоту напряжения питания, добиваться идеальной скорости вращения вала, соответствующей нагрузке, потребностям подключенного оборудования, специфике технологического процесса.
Для повышения надежности, устойчивости к перегреву, адаптации к жестким эксплуатационным нагрузкам, АДЧР зачастую модифицированы следующими компонентами:
- Технологичные подшипники, долговечные, с минимальным сопротивлением трению, что повышает КПД. Допустимо применение как обычных закрытых, так и открытых подшипников, упрощающих обслуживание, смазку.
- Независимое воздушное охлаждение. Его задача – эффективный отвод избытков тепловой энергии, защита привода от перегрева, продление эксплуатационного ресурса, адаптация к продолжительной эксплуатации, вплоть до бесперебойной.
- Датчики, фиксирующие позицию вала, его обороты, общую температуру устройства. Необходимы для повышения точности управления, оперативного реагирования на нештатные ситуации, что исключает опасность серьезной поломки.
- Электромагнитные тормозные системы. Установка не обязательна, но рекомендована для систем с повышенными требованиями к безопасности. Электромагнит позволяет быстро остановить мотор в нештатной ситуации, свести к минимуму “выбег” по инерции.
АДЧР и общепромышленные электроприводы: в чем разница?
Усовершенствованная конструкция, описанная выше – одно из основных отличий АДЧР от классического мотора. Благодаря ей, становится возможной реализация сложной схемы управления. Скорость регулируется плавно, удается исключить рывки и другие механические нагрузки, ускоряющие износ, способные вывести из строя уязвимые компоненты.
Следует обратить внимание и на другие особенности:
- Особая статорная обмотка. Она совместима с источником энергии, продуцирующим ШИМ, выдерживает активный рост напряжения, интенсивный нагрев без оплавления, потери структурной целостности. Для общепромышленных приводов подобное нехарактерно, они рассчитаны на сети переменного тока с фиксированной частотой. Колебания – провоцируют разрушение обмотки, приводят к необходимости сложного ремонта или полному выходу электрооборудования из строя.
- Минимальный уровень вибрации. Обороты ротора АДЧР гораздо выше, в сравнении с обычными моторами. Даже небольшие вибрации на таких скоростях могут привести к огромной механической нагрузке, разрушению. Свести их к минимуму удается за счет повышения культуры производства, точной обработки, балансировки деталей, подшипников с минимальным сопротивлением.
- Независимые вентиляционные системы. Их производительность регулируется отдельно от мотора, не привязана к частоте вращения ротора. Эта особенность обеспечивает эффективность, защищает от перегрева даже на малых оборотах, исключает чрезмерный шум – на высоких.
Области применения
Особенности АДЧР обеспечивают их идеальное соответствие требовательным производственным системам. Например, они применяются в технологичных станках с числовым программным управлениям, гарантируют точное позиционирование, производительность механизмов. На 100% они совместимы с конвейерами, насосными, вентиляционными, компрессорными комплексами, упаковочными и другими машинами.
Преимущества
Сравнение АДЧР с обычными приводами показывает, что они обладают целым комплексом значимых преимуществ:
- Снижение расхода электрической энергии. Производительность мотора можно адаптировать под потребности конкретной технологической установки. Результат – экономия почти 50% энергии без снижения эффективности.
- Продление эксплуатационного ресурса. Плавность старта и торможения снижает выраженность механических нагрузок. Оборудование работает дольше, не требует дополнительного обслуживания, регулярной профилактики, ремонта.
- Универсальность. Технологичные электроприводы легко внедрить в любую производственную систему, использовать схемы автоматизации.
- Механическая прочность. АДЧР могут эксплуатироваться даже в особо жестких условиях, адаптированы к вибрационным, ударным и другим воздействиям.
- Повышение общей безопасности. Надежность, простота обслуживания, широкие возможности автоматизации – все это обеспечивает производственную безопасность.
Принцип работы
АДЧР допускают изменение частоты вращения ротора через корректировку электрических параметров. Поддерживаются следующие схемы управления:
- Скалярное, через частоту и напряжение. Обороты настраиваются изменением частоты и амплитуды напряжения, поступающего на статорные обмотки.
- Векторное. Строится на корректировке амплитуды, фазового угла статорных токов.
- Бессенсорное. Технологичная методика, позволяющая обойтись без датчиков, отслеживающих частоту вращения ротора.
Модификации
В отличие от стандартных, АДЧР представлены множеством модификаций, требующих подробного изучения. У каждой версии – свои особенности, спецификации, определяющие совместимость с производственной системой.
Базовыми являются приводы типа “О”. Они не комплектуются электромагнитными тормозами, датчиками, независимыми вентиляционными системами. Основное преимущество – невысокая цена. Для требовательных производственных комплексов такие устройства не подойдут, но на 100% совместимы с вентиляторами, насосами и подобным оборудованием.
Индексы более совершенных моделей выглядят следующим образом:
- ТДВ. Оснащение – электромагнитный тормозной модуль, датчик, фиксирующий частоту оборотов и положение вала, принудительная вентиляционная система. Это наиболее дорогие устройства. Точность, диапазон регулировки максимальна, возможно удержание приводного вала даже при нештатном отключении энергоснабжения. Техника востребована в системах, в отношении которых установлены особые требования по безопасности.
- В. Без электромагнитного тормоза и энкодера, но с принудительным воздушным охлаждением. Для высокоточных систем не подойдут, но идеальны – для нетребовательных, но работающих в бесперебойных режимах. Вентиляция исключит опасность перегрева, продлит эксплуатационный ресурс.
- Т. Предусмотрен электромагнитный тормоз. Для эффективного охлаждения мотор должен работать на высоких оборотах. АДЧР-двигатели типа “Т” оптимально подходят для грузоподъемного, лифтового оборудования, конвейерных линий.
Подведение итогов
АДЧР-приводы по всем параметрам являются более совершенными, в сравнении с общепромышленными. Перевод производства на такое оборудование предполагает дополнительные вложения, однако, все они достаточно быстро будут компенсированы экономией на электроэнергии, обслуживании. Весомый фактор экономии – продление службы оборудования, удастся избежать вложений, связанных с заменой, ремонтом. Все предприятия, решившиеся на такую модернизацию, отмечают оправданность трат.
Перед установкой и вводом АДЧР-мотора в эксплуатацию нужно убедиться, что он соответствует основным стандартам. Например, для уровня вибрацией установлен стандарт ГОСТ IEC 60034-14-2014, прочности изоляции – ГОСТ Р МЭК 60085-2011, гарантирующий, что она выдержит 150-градусное термическое воздействие. При изготовлении шкивов и шпонок должен соблюдаться ГОСТ 23360-78.