Санкт-Петербург
При эксплуатации машин подвижного состава, работающих на переменном и переменно-постоянном токе, наиболее уязвимым электрооборудованием является электродвигатель. Это объясняется постоянными перегрузками механического, электрического и теплового типа. В результате повышаются потери, ухудшается процесс передачи тока, существенно снижается надежность. Поэтому на смену коллекторным тяговым моторам постоянного тока пришли асинхронные тяговые двигатели нового поколения в сочетании с преобразовательными устройствами. Они значительно повысили надежность работы подвижного состава и сократили эксплуатационные расходы.
Особенности работы преобразователей
На сегодняшний день развитие полупроводниковых технологий и средств автоматизированного управления позволило производить надежные экономичные преобразователи частоты тяговых асинхронных двигателей. Высокотехнологичные, точные и относительно небольшие по габаритам устройства открыли возможность использования в локомотивах асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Главная особенность работы электровозных тяговых преобразователей состоит в возникновении высоких перенапряжений, которые негативным образом воздействуют на их элементы. В свою очередь, преобразовательные устройства тепловозов подвергаются значительно меньшим перегрузкам. Но в отдельных случаях все же возникают пятикратные перенапряжения по сравнению с номинальными значениями. Отличием локомотивных перегрузок является их чрезмерно резкое изменение. Это объясняется разными режимами ведения, разгона и торможения поезда. Поэтому в зависимости от цели применения были разработаны разные виды преобразователей, которые подразделяются на:
- устройства с естественным способом передачи энергии в обоих направлениях, представленные выпрямителями и инверторами;
- установки с естественной или принудительной коммутацией, обеспечивающие связь электроцепей переменного тока с разными параметрами частот, известные как частотный асинхронный преобразователь частоты;
- решения с принудительной передачей энергии в обоих направлениях, работающие в инверторном режиме;
- прерыватели постоянного или переменного тока, осуществляющие принудительное разделение двух электроцепей соответствующего типа.
Помимо этого для разных требований могут устанавливаться комбинированные преобразователи, представляющие собой объединение нескольких типов устройств. Примером подобного рода электрооборудования может быть частотник с интегрированным звеном постоянного тока. Это более функциональный и потому подходящий для широкого применения асинхронный преобразователь частоты. Цена частотно-регулируемого привода в этом случае будет несколько выше по сравнению со стандартным вариантом ПЧ.
Вне зависимости от того, какому типу относится преобразовательное оборудование, все устройства обладают единым общим признаком работы, который заключается в управлении энергетическими потоками. В одних случаях управление производится путем включения/выключения электронных компонентов микросхем, в других посредством процесса коммутации.
Управление асинхронными электродвигателями
Управление работой электромотора посредством ПЧ осуществляется путем изменения частоты вращения ротора. Это может обеспечиваться разными способами:
- посредством изменения величины скольжения ротора;
- с помощью регулирования частоты напряжения питания;
- путем изменения количества пар полюсов.
Управление скоростью посредством изменения скольжения может выполняться двумя способами, включая изменение значения напряжения перед статором и изменение сопротивления цепи ротора. По ряду практических причин этот способ управления не получил широкого распространения. Недостатками подобного решения являются:
- малый диапазон регулирования;
- рост электрических потерь, что напрямую отражается на КПД;
- неэкономичность ввиду установки дополнительного оборудования.
Регулирование скорости выходного вала электромотора с помощью изменения частоты вращения электромагнитного поля статора отличается высокой плавностью и широким диапазоном значений. Это очень эффективное и надежное, но не такое дешевое управление. Преобразователь частоты и асинхронный двигатель в этом случае образуют тяговый привод, который благодаря стабильности и точности своей работы является основным способом управления скоростью подвижного состава.
Третий вариант управления – посредством изменения количества полюсов обмотки статора – обеспечивает ступенчатое регулирование, что оптимально для управления электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Недостатком подобного способа регулирования является большие габаритные размеры, необходимость установки многоконтактного устройства для переключения и высокая цена.
Преобразователи частоты в широком ассортименте представлены на сайте ООО «А-К-С». При помощи удобного поискового сервиса в разделе каталога можно быстро и легко найти вариант, оптимально подходящий под любые требования и условия эксплуатации.