С вентиляторной нагрузкой

Асинхронный частотно-регулируемый электропривод является в настоящее время наиболее перспективным для управления технологическими установками с вентиляторной нагрузкой. Это относится практически к всему диапазону мощностей и напряжений промышленных технологических объектов.

Основными достоинствами частотно-регулируемого привода являются:

-возможность использования асинхронного короткозамкнутого двигателя;

- плавность регулирования и высокая жесткость механических характеристик, что позволяет регулировать частоту вращения в широком диапазоне;

- экономичность регулирования, обусловленная тем, что двигатель работает с малыми значениями абсолютного скольжения;

-исключается избыточное давление в напорной арматуре;

- возможность снижения пусковых токов, что обеспечивает работу электродвигателей и коммутационной аппаратуры с пониженной динамической нагрузкой;

- значительная экономия электроэнергии за счёт оптимизации давления в трубопроводных сетях;

- увеличение срока службы технологического оборудования за счет локализации гидравлических ударов в трубопроводных сетях;

- возможность полностью автоматизировать технологический процесс.

Недостатками являются сложность и высокая стоимость (особенно высоковольтных) преобразователей частоты (ПЧ).

При использовании ЧРЭП потери мощности определяются значениями КПД насоса, двигателя и преобразователи частоты.

От частотно-регулируемых электроприводов механизмов с “вентиляторной” характеристикой не требуется высокая точность отработки скорости. Как правило, это привода, выполняющие задачу поддержания одного из параметров технологического процесса с ограниченным диапазоном регулирования. Технологическая схема приведена на рис.12.

Рис.12. Технологическая схема: 1 − электродвигатель; 2 − насос; 3 − преобразователь частоты; 4 − напорная задвижка

Электроприводы регулируются с помощью изменения частоты и амплитуды напряжения питания двигателя по закону, при котором происходит фактическое снижение момента, развиваемого двигателем при низких частотах вращения ротора. Отсутствие необходимости реверса привода упрощает структуру ТПЧ.

В насосах, работающих без статического напора, механическая характеристика описывается уравнением квадратичной параболы, поэтому управление двигателем должно осуществляться по закону

.

В большинстве случаев в насосных установках приходится использовать преобразователи промышленного исполнения, обеспечивающие соотношение

,

что обеспечивает регулирование с постоянством потока

.

Механические характеристики асинхронного электродвигателя при соблюдении соотношений, указанных выше, приведены на рис.4.22.

Рис.13 Механические характеристики частотного электропривода при максимальных (1) и пониженных (2) частотах: а - ; б -

Наличие высших гармоник в кривых выходного напряжения и тока частотных преобразователей должно учитываться при выборе электродвигателя, так как содержание высших гармоник влечет за собой увеличение потерь в электродвигателе и его перегрев.

Кроме того, при работе на пониженных частотах вращения ухудшаются условия охлаждения электродвигателей.

Однако в диапазоне регулирования насосных агрегатов (1:2, 1:3) это ухудшение условий вентиляции компенсируется существенным снижением момента нагрузки.

Появление гармоник высших порядков требует снижение допустимой нагрузки на 8-15 %. Так же на 1-2 % снижается максимальный момент электродвигателя, его КПД − на 1-4%, cos − на 5-7%.

Во избежание перегрева электродвигателя необходимо ограничить верхнее значение его частоты вращения или оснастить привод более мощным электродвигателем.

Последняя мера обязательна в тех случаях, когда предусматривается работа насосного агрегата с частотой f₂> 50Гц.

Особенностью применения регулируемого частотного электропривода является возможность использования одного частотного преобразователя для привода нескольких насосных агрегатов. От одного преобразователя достаточно большой мощности могут получать питание одновременно несколько одинаковых насосных агрегатов. Возможно также поочередное подключение к одному частотному преобразователю насосных агрегатов, соизмеримых по мощности.

Отечественная и зарубежная промышленность выпускает ряд частотных преобразователей мощностью до 400 кВт на напряжение 380 и 220 В и до 1600 кВт на напряжение 660 В Налажен выпуск преобразователей мощностью 5000 кВт на напряжение 6000 и 10000 В.

При выборе силового оборудования для частотного электропривода следует учитывать, что номинальная мощность должна быть на 20-30 % больше потребляемой насосом.

Номинальная частота вращения электродвигателя должна соответствовать номинальной частоте вращения насоса.

По потреблению электроэнергии частотно-регулируемый привод (ЧРП) экономичны. Потери скольжения малы, а потери в преобразователе зависят от схемы инвертирования.

Современные преобразователи обеспечивают хороший гармонический состав выходного напряжения и как следствие высокий КПД преобразования практически во всем диапазоне регулирования.