Асинхронный двигатель изобретен достаточно давно и нашел широкое применение в различных областях благодаря простоте конструкции и надежности. Однако он имеет ряд недостатков, ключевыми из которых являются:
-
высокая пусковая мощность до момента выхода на рабочую частоту вращения;
-
низкий крутящий момент на старте;
-
квадратичная зависимость мощности от питающего напряжения;
-
предельная частота вращения для стандартной сети 50 Гц в 3000 об/мин.
Также штатно такой двигатель может работать только в одном направлении вращения. Все эти недостатки устраняются применением частотного преобразователя для управления асинхронным двигателем, использование которого обеспечивает:
-
плавный пуск и остановку;
-
возможность регулировки частоты вращения и повышение штатного числа оборотов в минуту;
-
смену направления вращения;
-
защиту двигателя от перегрузок и заклинивания оборудования;
-
точное поддержание заданной частоты вращения.
Несмотря на то, что это достаточно дорогостоящее оборудование, его применение оправдано как для решения промышленных задач, так и в быту, например, для управления насосом автономного водоснабжения или вентиляцией.
Как работает частотник для асинхронного двигателя
Несмотря на сложность схемотехнических решений, в том числе и с использованием микропроцессорного управления, принцип работы частотного преобразователя для асинхронного двигателя достаточно прост. Современные частотные преобразователи строятся по инверторной схеме с двойным преобразованием и работают по такому принципу:
-
входное одно- или трехфазное напряжение выпрямляется;
-
фильтруется от пульсаций и стабилизируется;
-
выпрямленное напряжение поступает на управляемые генераторы напряжения и частоты, которые формируют переменное выходное напряжение с заданными характеристиками;
-
режимом работы выходных генераторов управляет контроллер, построенный, как правило, на базе микропроцессора.
Таким образом, на вход питания двигателя подается не напряжение электросети с фиксированной частотой 50 Гц, а переменный ток с частотой, которую задает управляемый генератор частотного преобразователя. При этом частотник управляет не только частотой, но и напряжением, поэтому обеспечивается стабильный режим работы двигателя. В системе управления предусмотрена обратная связь, которая контролирует параметры выходного напряжения и его частоты на соответствие заданным. Также современные преобразователи могут иметь внешнюю обратную связь, которая контролирует параметры работы системы с асинхронным двигателем и оперативно изменяет режим его работы для поддержания, например, давления в системе подачи воды или скорости движения транспортера на заданном уровне.
Потери на такое двойное преобразование у современных частотников составляют всего несколько процентов, а те возможности, которые они предоставляют по управлению электроприводами, значительно расширяют сферу применения асинхронных двигателей.
