Методические указания по выбору и применению асинхронного частотно-регулируемого электропривода мощностью до 500 квт врд 39 10-052-2001 (стр. 2 из 13)
(с), (2.5)где ta,
- время ускорения, сек; SJ - суммарный момент инерции, кг · м2, SGD2 - суммарный эффект маховика, кгс · м2, DN - изменение числа оборотов (об/мин) за период времени ta, ТДВ - номинальный крутящий момент двигателя (Н · м) или 
(кгс • м), ТН - момент нагрузки (Н · м) или 
(кгс · м), a - коэффициент коррекции момента при управлении от преобразователя частоты (1,2¸1,3), (b - корректирующий коэффициент, учитывающий уменьшенный крутящий момент двигателя (13, для постоянного момента 1).Проверка времени замедления
(с), (2.6) 
(с), (2.7)где c - коэффициент, корректирующий момент двигателя (0,1 - 0,3), зависит от КПД двигателя.
Если необходимо замедлиться за время внутри периода замедления tB,
, необходимо применять тормозной модуль. 
Рис. 2 Схема алгоритма выбора преобразователя частоты и двигателя для вентилятора/насоса
3 КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СОСТАВЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Асинхронные электродвигатели, применяемые в составе частотно-регулируемого электропривода, представлены в таблице 3.1 [3].
Таблица 3.1 - Классификация электродвигателей
| Типы электродвигателей | Дополнительная информация |
| Стандартный асинхронный короткозамкнутый, самовентилируемый (1LA) | Вращательный момент двигателя в диапазоне от 3 до 8000 Н·м. Частота вращения от 750 до 3000 об/мин |
| Стандартный асинхронный короткозамкнутый с принудительной вентиляцией (1PQ) | Высота оси вращения от 71 до 315 мм |
| Асинхронный короткозамкнутый, взрывозащищенный (1MJ) типа ВАО, ВАСО, ДАЛ | Напряжение 380, 3000, 3300, 6000, 6600 В. Частота вращения 1500, 3000, 3600 об/мин |
| Асинхронный погружной типа ПЭД, ПЭДВ, ПЭДП. ДПТВ, ПЭДУ | Рассчитан для продолжительной непрерывной работы в агрессивных условиях при высокой температуре и давлении |
3.1 Дополнительные требования к стандартному асинхронному короткозамкнутому самовентилируемому электродвигателю (1LA) при управлении от преобразователя частоты
Стандартные асинхронные короткозамкнутые самовентилируемые электродвигатели (АД) наиболее распространены в промышленности. Это обусловлено простотой их конструкции, очень высокой надежностью в эксплуатации, стандартизацией и высоким коэффициентом полезного действия. АД позволяют вносить изменения в конструкцию для удовлетворения специальному применению и различным условиям среды. Фактически они имеют только два недостатка: большой пусковой ток (5¸7 Iном.) и ограниченные возможности регулирования частоты вращения.
Асинхронный двигатель общего применения сконструирован так, что оптимальная плотность электромагнитного потока у него при номинале питающего напряжения 200 В и частоте 50 Гц. Когда изменяется частота, необходимо в то же самое время и изменять напряжение питания электродвигателя. Это необходимо в случае поддержания постоянной величины скольжения. При таких условиях управление АД с изменением частоты вращения называется управлением с постоянным соотношением напряжения к частоте U/f.
Соотношение U/f - Линейное. Напряжение на двигателе растет линейно с увеличением частоты двигателя. Номинальное напряжение подается на двигатель при номинальной частоте. Линейное соотношение U/f следует использовать в электроприводах с постоянным моментом на валу (не зависящим от скорости рабочего органа).
Соотношение U/f - Квадратичное. Напряжение двигателя изменяется по квадратичной зависимости по мере возрастания частоты от 0 Гц до номинальной частоты двигателя. При этом на двигатель подается номинальное напряжение при номинальной частоте. Двигатель работает с уменьшенным магнитным потоком на частотах ниже номинальной. Он имеет меньший критический момент, чем при линейном соотношении U/f, и создает меньше шума. Квадратичное соотношение U/f используется для приводов, в которых требуемый момент пропорционален квадрату скорости. Таковыми являются центробежные вентиляторы и насосы.
Частота вращения двигателя при частотном управлении может значительно отличаться от номинальной. Допустимый максимум частоты вращения для стандартных двигателей соответствует их типоразмерам и приведен в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Типоразмеры и максимальная допустимая частота вращения стандартных асинхронных двигателей
| Типоразмер (высота оси вращения, мм) | Допустимый максимум частоты вращения, об/мин |
| 63-100 | 6000 |
| 112-200 | 4500 |
| 225-280 | 3600 |
| 315, 2 полюса | 3600 |
| 315, другие | 3000 |
| 355, 400, 2 полюса | 3600 |
| 355,400, другие | 2500 |
Выходные токи и напряжение преобразователя частоты в отличие от стандартной сети имеют не синусоидальную форму, а пики, высшие гармоники тока и напряжения, быстрое изменение частоты и напряжения во времени. Это приводит к увеличению напряжения на изоляции двигателя, увеличиваются потери двигателя, его вибрация и шум [4]. Так как техническим условием завода-изготовителя не предусматриваются испытания стандартного асинхронного двигателя при питании его от преобразователя частоты, появляется необходимость в проведении дополнительных проверок двигателя. Международным электротехническим комитетом, в состав которого входит Российская Федерация, принят стандарт МЭК 34-17 «Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, питаемые от преобразователей частоты». Первая редакция стандарта была выпущена в 1992 году, вторая в 1998 году. В первой редакции МЭК 34-17 в целях исключения негативных воздействий на двигатель, питаемый от преобразователя частоты, были введены дополнительные проверки, которые состоят из трех групп:
• 1 группа - Общая проверка двигателя при питании от преобразователя частоты;
• 2 группа - Проверка двигателя при частоте вращения ротора выше номинальной (при питании от преобразователя частоты);
• 3 третья группа - Проверка двигателя при частоте вращения ротора ниже номинальной (при питании от преобразователя частоты).
Проверки должны производиться на заводе-изготовителе электродвигателя или поставщика преобразователей частоты по требованию заказчика.
Состав проверок приведен на рис. 3.
| Общая проверка двигателя | |||||||||||||
| 1 | Нагрузочная способность | ||||||||||||
| 2 | Уровень изоляции | ||||||||||||
| 3 | Заземление | ||||||||||||
| Проверка двигателя при частоте вращения выше номинальной | Проверка двигателя при частоте вращения ниже номинальной | ||||||||||||
| 1 | Максимальный вращательный момент двигателя | 1 | Смазка | ||||||||||
| 2 | Конструкция подшипников | 2 | Охлаждение | ||||||||||
| 3 | Смазка | 3 | Электромагнитный шум | ||||||||||
| 4 | Шум вентилятора | ||||||||||||
| 5 | Балансировка | ||||||||||||
| 6 | Критическая частота вращения | ||||||||||||
| 7 | Уплотнение вала | ||||||||||||
Рис. 3 Схема проверок двигателя при управлении от преобразователя частоты
Общая проверка двигателя
Нагрузочная способность
Различные типы преобразователей частоты, отличающиеся рабочими принципами, способами модуляции и коммутации частоты, дают разброс эффективности для одного и того же двигателя [4]. В теоретических вычислениях и лабораторных испытаниях определено, что непрерывная максимальная нагрузка (вращательный момент) привода с преобразователями частоты зависит в основном от способа модуляции и частоты переключений преобразователя частоты.
Основной принцип работы двигателя при питании от преобразователя частоты заключается в том, что максимально допустимый момент нагрузки двигателя как функция частоты вращения его ротора должен давать такой же рост температуры двигателя, как при питании синусоидальным напряжением номинальной частоты при номинальной нагрузке [4]. Этот рост температуры, как правило, соответствует классу изоляции В.