Достоинства и недостатки вид

Ранее уже отмечалось, что ВИД является электрической машиной в интегрированной системой регулируемого привода. Он представляет собой органическое единство ИМ, преобразователя частоты и микропроцессорной системы управления. Поэтому все его достоинства и недостатки можно разделить на две группы:

– характеристики, обусловленные ИМ;

– характеристики, обусловленные преобразователем частоты и системой управления;

В соответствии с этими группами ниже приведены достоинства и недостатки ВИД.

Достоинства, обусловленные ИМ:

- простота и технологичность конструкции ИМ;

- низкая себестоимость;

- высокая надежность;

- высокая ремонтопригодность;

- низкие потери в роторе;

- низкий момент инерции;

- возможность работы на больших частотах вращения;

- возможность работы в агрессивных средах.

Недостатки, обусловленные ИМ:

– высокий уровень шумов и вибраций;

– плохое использование стали;

– работа возможна только совместно с преобразователем частоты;

– значительные отходы при штамповке листов магнитопровода.

Достоинства, обусловленные преобразователем частоты и системой управления:

– возможность оптимального управления процессом электромеханического преобразования энергии для конкретного нагрузочного устройства;

– высокие массогабаритные и энергетические характеристики.

Очевидным достоинством ВИД является его уникальная устойчивость к отказам отдельных элементов. Ни одна из традиционных электрических машин не может работать (по крайней мере, долго) с оборванной или закороченной фазой, поскольку в них существуют сильные магнитные связи между фазами статора, а отклонения от кругового вращающегося магнитного поля вызывают резкую асимметрию и возрастание токов в работающих фазах. Отсутствие магнитной связи между фазами ВИД позволяет работать каждой фазе независимо от других. Отключение одной и даже нескольких фаз приводит только к пропорциональному снижению выходной мощности и возрастанию пульсаций момента, но сохраняет привод в рабочем состоянии. Потеря мощности частично может быть компенсирована за счет увеличения нагрузки на оставшиеся фазы, если имеется надлежащий запас по допустимым токам фаз и силовых ключей. Выход из строя одного из силовых транзисторов в плече типового инвертора вызывает «сквозное» короткое замыкание источника питания, защитой от которого может быть только отключение привода. Поскольку в ВИД используется несимметричная мостовая схема, в плечах которой включены транзистор и диод, при отказе любого из них токовая защита по току источника может заблокировать работу неисправной фазы через отключение оставшегося работоспособным ключа, а ВИД будет продолжать работать.

Недостатки, обусловленные преобразователем частоты и системой управления:

– пониженная электросовместимость с сетью из-за высокого содержания высших гармоник в токах обмоток.

 

Области применения ВИД. Наиболее целесообразно использовать ВИД в качестве электропривода механизмов, в которых по условиям работы требуется осуществление регулирования в широком диапазоне частоты вращения. Примером здесь могут быть электроприводы станков с числовым программным управлением и промышленных роботов.

Эффективность использования ВИД существенно повышается, если необходимость регулирования частоты вращения сочетается с тяжелыми условиями работы, как это имеет место быть в электроприводах для металлургии, горнодобывающей промышленности и подвижного состава электрического транспорта.

В промышленности есть большой класс устройств и механизмов, использующих нерегулируемый электропривод, где энергетическая эффективность существенно возрастает при использовании регулируемого электропривода. К таким устройствам, прежде всего, относятся компрессоры, насосы и вентиляторы. Использование здесь ВИД является весьма перспективным.

Не менее перспективно применение ВИД в бытовой технике: стиральных машинах, пылесосах, кухонных комбайнах и электроинструментах.

ВИД представляет собой относительно новый тип электромеханического преобразователя энергии. Однако уже сейчас многие электротехнические фирмы мира либо рассматривают возможность серийного выпуска ВИД либо уже производят его. Так, например,

– английская фирма Allenwest изготавливает общепромышленные электроприводы мощностью 7,5–22 кВт;

– фирма Jeffery Diamond выпускает электроприводы мощностью 35–200 кВт для горно–добывающей промышленности;

– американская фирма Magna Physics серийно производит электроприводы мощностью 10–1500 Вт;

– итальянская фирма Sicme Motor совместно с SRDL выпускает серию приводов RELU–SPEED мощностью 9–140 кВт с частотой вращения 3000 об/мин;

– Emerson Electric C^o ежедневно выпускает 2000 стиральных машин, в которых используются эти двигатели;

– АМС совместно с NEC/Densai (Япония) выпускает вентильно-индукторные двигатели для электрического транспорта.

Вопросы для самоконтроля

1. Опишите структурную схему ВИД и назначение ее отдельных элементов.

2. Опишите особенности конструкции ИМ и возможные конструктивные исполнения ВИД.

3. Опишите принцип действия ВИД. Поясните, почему этот тип электромеханического преобразователя энергии принципиально не может работать без системы управления и преобразователя частоты.

4. Дайте пояснение понятию «электропривод интегрального исполнения».

5. Перечислите алгоритмы коммутации фаз ИМ для ВИД и их характеристики.

6. Выведите соотношение частоты коммутации фаз f и скорости вращения ротора n для известных Вам алгоритмов коммутации.

7. Какими достоинствами и недостатками обладает ВИД и почему?