Обзор приводной техники

На рынке существует огромное количество фирм  торгующих и производящих приводную технику: электродвигатели, частотные преобразователи, редукторы, датчики, контроллеры, устройства плавного пуска и другое. Возможности приводной техники не имеют границ. Они запрограммированы на определенные задачи,  которые работают в определенные часы. Устройства оснащены внутренней памятью и способны хранить определенный/условленный/положенный оббьем загруженной информации. С помощью приводной техники автоматизируются многие процессы в производственных, бытовых, сельскохозяйственных, образовательных сферах. Приводная техника может включать в себя механические, электронные и электротехнические компоненты.

Начнем обзор приводной техники:

Электродвигатель - это электрическая машина, в которой электрическая энергия преобразуется в механическую. Существует несколько типов электродвигателей: синхронные, асинхронные и двигатели постоянного тока.

• Синхронные двигатели имеют большую мощность (50-100кВт и более), по сравнению с другими двигателями, применяются на металлургических заводах, в шахтах и других предприятиях, служат для приведения в движения насосов, компрессоров, вентиляторов, двигательно-генераторных установок и др. Особенностью синхронных электродвигателей определяющей их функциональные возможности и области применения, является постоянство средней частоты вращения при неизменной частоте, амплитуде напряжения питания и колебания момента нагрузки. Следовательно, при снижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность, а возможность  форсировки возбуждения увеличивает надежность работы при аварийных понижениях напряжения. Большой воздушный зазор и применение постоянных магнитов делает КПД синхронных двигателей выше.

Синхронный двигатель состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. В пазах статора размещена обмотка переменного тока, получающая питание от сети, а в роторе – обмотка постоянного тока. Электродвигатели вращают, ротор синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Расположенная на роторе обмотка возбуждения получает питание от источника постоянного тока  через контактные кольца. В основном применяются на приводах большой мощности. Мощность такого электродвигателя достигает несколько десятков мегаватт.

Имея столько достоинств, синхронные двигатели имеют  ограничение в применении - сложностью конструкций, наличием возбудителя, высокой ценой и сложностью пуска.

• Асинхронные двигатели – подразделяются на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. Электродвигатели мощностью больше 0,5 кВт обычно выполняются трехфазными, а при меньшей мощности однофазными.

Асинхронные электродвигатели применяются в станкостроении, сельском хозяйстве, деревообрабатывающей и металлообрабатывающей промышленности, строительной технике и др. Такие электродвигатели давно известны отечественному рынку. Эти электродвигатели имеют не высокую стоимость, неприхотливы в  обслуживании и  просты в конструкции. При выборе асинхронного электродвигателя необходимо учитывать два фактора: КПД преобразования энергии и тип исполнения агрегата. Существует множество аналогов электродвигателей марки АИР (АИР марка электродвигателей, которая не привязана к определенному заводу), например новые современные электродвигателе 5АИ. В работе этого оборудования используются менее шумные подшипники, повышенная степень защиты: исполнение IP55, резьбовое отверстие в торце вала и др.

Принцип действия двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, возникающего при прохождении трехфазного переменного тока по обмоткам статора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля, при условии, что частота вращения ротора меньше частоты вращения поля. Асинхронные электродвигатели потребляют реактивную мощность из сети. Предел применения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором определяется мощностью системы электроснабжения конкретного предприятия, так как большие пусковые токи при малой мощности системы создают большие понижения напряжения.

• Двигатели постоянного тока – принцип работы основан на электромагнитном преобразовании энергии. Широко применяются в промышленности, транспортных и других установках, где требуется плавное регулирование скорости вращения (прокатные станы, мощные металлорежущие станки, электрическая тяга на транспорте и т. д.). Различаются двигатели с параллельным, независимым, последовательным и смешанным возбуждением.

Двигатели постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением, подключенная к сети с постоянным напряжением, может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме и переходить из одного режима работы в другой. Двигатели с параллельным возбуждением имеют параллельное подключение обмотки возбуждения с обмоткой якоря к сети. Если в двигателе обмотка якоря и обмотка возбуждения подключены к источникам питания с различными напряжениями, то его называют двигателем с независимым возбуждением. Такие двигатели применяют в электрических приводах, у которых питание обмотки якоря осуществляется от генератора или полупроводникового преобразователя.

Двигатели с последовательным возбуждением широко применяются в различных электрических приводах, особенно там, где имеется изменение нагрузочного момента в широких пределах и тяжелые условия пуска (грузоподъемные и поворотные механизмы, тяговый привод и пр.).

Двигатель со смешанным возбуждением, благодаря магнитному потоку создает совместное действие двух обмоток возбуждения – параллельной и последовательной.

Частотный преобразователь –  представляет собой статическое преобразовательное устройство, используемое для управления скоростью вращения асинхронных электродвигателей.

Современный частотный преобразователя в комплексе с асинхронным электродвигателем позволяет заменить электропривод постоянного тока.

По способу управления электродвигателем преобразователи можно разделить на следующие виды: скалярное и векторное. Большинство частотных преобразователей реализуется в векторном исполнении, но они считаются дороже, чем частотные преобразователи со скалярным управлением. Векторное управление дает более точное управление, снижая статистическую ошибку. Настройка такого преобразователя требует глубоких познаний в области устройства электропривода и электрических машин. Скалярный режим только поддерживает постоянное соотношение между выходным напряжением и выходной частотой.

Например, частотные преобразователи марки ESQ имеют скалярное и векторное управления. Имея разные возможности и эксплуатационные характеристики, частотные преобразователи этой марки окрашены в зеленый цвет.  Корейская марка частотных преобразователей HYUNDAI выпускает все инверторы исключительно в векторном варианте. Но по сравнению с предыдущей маркой частотных преобразователей, является более дорогой. 

Частотные преобразователи решают целый ряд задач:

• Экономия энергоресурсов;
• Увеличение срока службы технологического оборудования;
• Снижение затрат на ремонтные и планово-предупредительные работы;
• Обеспечение оперативного управления;
• Снижение ударных нагрузок при пуске и др.;

Частотные преобразователи реализовываются в следующих объектах:

• в системах водо- и теплоснабжения, вспомогательного оборудования котелен, ТЭС, ТЭЦ и котлоагрегатов;
• песковые и пульповые насосы в технологических линиях обогатительных фабрик;
• рольганги, конвейеры, транспортеры и другие транспортные средства;
• дозаторы и питатели;
• лифтовое оборудование;
• дробилки, мельницы, мешалки, экструдеры;
• центрифуги различных типов;
• линии производства пленки, картона и других ленточных материалов;
• оборудование прокатных станов и других металлургических агрегатов;
• приводы буровых станков, электробуров, бурового оборудования;
• электроприводы станочного оборудования;
• высокооборотные механизмы (шпиндели шлифовальных станков и т.п.);
• экскаваторное оборудование;
• крановое оборудование;
• механизмы силовых манипуляторов и т.п.

Софт-стартер или устройство плавного пуска - позволяют произвести плавный разгон и замедление электродвигателя, управляя подаваемым на двигатель напряжением. Также они позволяют обеспечить защиту работающего устройства. Софт-стартер исключает возможность механических ударов и воздействия больших пусковых токов на привод. Именно таким способом можно обеспечить максимальную производительность привода, не слишком загромождая драгоценную производственную площадь дополнительным оборудованием (софт-стартеры достаточно компактная вещь) и экономя на затратах на оборудование (кроме достойного соотношения цена-качество, устройства плавного пуска снижают износ оборудования, как механический, так и электрический).

Софт-стартер работает по следующему принципу: момент, наращиваемый асинхронным двигателем пропорционален квадрату напряжения, приложенного к нему. В основном, софт-стартеры ориентированы на применение амплитудных способов управления, что позволяет их использовать при запуске в холостом или с небольшой нагрузкой режимах. Сейчас существуют софт-стартеры основанные на фазовых способах, которые могут запускать электродвигатели с тяжелыми пусковыми режимами "номинал в номинал". Такие устройства дают возможность запускать асинхронные электродвигатели намного чаще, причем софт-стартеры позволяют задействовать энергосберегающие функции и регулировать коэффициент мощности.

Контроллеры – устройство на основе микропроцессора, служащее для управления технологическими процессами на производстве или для решения других технологических задач АСУ ТП.

Контроллеры собирают и обрабатывают данные с датчиков по программе заданной пользователем, после чего управляющие сигналы подаются на исполнительные устройства. Контроллеры преобладают в системах управления технологическими объектами  над числовыми операциями. Они позволяют осуществить доступ к каждому биту памяти, в то время, как компьютеры и процессоры чаще всего поддерживают байтовую.

Интерфейс контроллера очень ограничен и не имеет клавиатуры и дисплея, чаще всего они располагаются в шкафах. Обслуживание, программирование и диагностика контроллера может осуществляться программаторами с помощью:

• дополнительных специальных устройств.
• устройства на базе ноутбука (РС) имеющего специальные интерфейсные платы и программное обеспечение.

Исполнительные устройства и датчики могут подключаться к контроллеру двумя способами:

• централизовано, когда модули ввода-вывода, связанные с исполнительными устройствами и датчиками с помощью отдельных приводов, устанавливаются в стойку контроллеров.
• распределено, когда исполнительные устройства и датчики, удаленные от контроллера связаны с ним общей сетью.

Контроллеры могу быть блочного и модульного типа. Кроме стандартного набора модулей входов-выходов, контроллеры могут быть оснащены дополнительными модулями: аналоговых входов/выходов, высокоскоростных счетчиков, ПИД-регуляторов, позиционирования, прерывания и т. д.

При необходимости, контроллеры возможно объединять в единую сеть с неограниченными числом узлов.

Область применения контроллера не ограничивается только управлением технологических процессов, их можно применять при управлении работой различных исполнительных устройств системы. 

Приводная техника представляет собой уникальные устройства, разработанные и выполненные на основе современных технологических разработок. С каждым годом приводная техника завоевывает все новые отрасли и покоряет новые вершины. В завершении стоит отметить, что данная статья представляет не полный обзор устройств, а только основные из них. Все вышеперечисленное оборудование обеспечивает безопасность работы производственной цепи, упрощает процессы производства, сокращает энергозатраты и экономит время.

Материал подготовлен пресс-службой
Компании ООО Элком pr@elcomspb.ru

Подписаться на RSS

версия для печати