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
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
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, подключенные 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
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
Софт-стартер, или устройство плавного пуска, позволяет 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.
По материалам ООО «Элком»
