Zastosowanie silników indukcyjnych z uzwojonym wirnikiem jako części przemiennika częstotliwości

Przy modernizacji napędów elektrycznych suwnic w celu obniżenia kosztów racjonalne jest wykorzystanie istniejących i pracujących silników asynchronicznych suwnic. Większość baterii domowych jest zwykle wyposażona w silniki z wirnikiem fazowym serii MT i 4MT.

Interesująca jest możliwość zastosowania silników asynchronicznych suwnic z wirnikiem fazowym jako części napędu elektrycznego sterowanego częstotliwościowo. Obecnie LLC „Cranpriborservice” ma pozytywne doświadczenia w eksploatacji silników asynchronicznych o mocy do 55 kW z wirnikiem o zwarciu fazowym przy zasilaniu z przetwornic częstotliwości.

Takie rozwiązanie techniczne wykonano podczas modernizacji suwnic wyposażonych wcześniej w tradycyjne układy napędowe suwnic oparte na silniku asynchronicznym z wirnikiem fazowym.W celu obniżenia kosztów takiej modernizacji oszczędzono silników elektrycznych, aw niektórych przypadkach rezystorów balastowych, które po sprawdzeniu obliczeń i zmianie schematu połączeń zastosowano jako rezystory hamujące.

Z energetycznego punktu widzenia silniki elektryczne uzwojone serii MT i 4MT są nawet bardziej preferowane niż silniki elektryczne klatkowe tej samej serii, ponieważ mają mniejszą rezystancję czynną uzwojenia wirnika, a co za tym idzie mniejsze straty w miedzi wirnika w równowadze.

Silnik elektryczny uzwojony wybrany do pracy w tradycyjnym układzie suwnicowym z napędem elektrycznym z regulacją reostatu, przy przełączaniu na zasilanie z przetwornicy częstotliwości (o ile nie zostanie przekroczony tryb pracy mechanizmu) ma zawsze niższy poziom rozruchu aż straty.

W większości przypadków modernizacje żurawia są przeprowadzane w celu rozszerzenia zakresu regulacji prędkości w celu wykonywania precyzyjnych operacji montażowych lub przenoszenia żurawia na podłogę. W tym przypadku tryb pracy żurawia jest z reguły niższy niż ustalony podczas jego produkcji. Dzięki sterowaniu wektorowemu straty w stanie ustalonym są również zmniejszone, ponieważ zużycie energii w napędzie elektrycznym jest zoptymalizowane przy częściowym obciążeniu.

Istnieje opinia, że ​​​​napięcie pulsuje w Modulacja szerokości impulsówna uzwojenia silnika prowadzi do przyspieszonego starzenia się izolacji. W takim przypadku zaleca się stosowanie „specjalnych silników elektrycznych do pracy jako część napędów o zmiennej częstotliwości”.Prawdą jest, że klasa izolacji takich silników elektrycznych nie różni się od klasy izolacji domowych silników elektrycznych serii MT i 4MT. Kilkunastoletnia eksploatacja silników elektrycznych z wirnikiem fazowym ze zwartymi pierścieniami jako części przemiennika częstotliwości wykazała ich wysoką niezawodność.

Cechą konstrukcji silników z wirnikiem fazowym jest obecność pierścieni ślizgowych i szczotek. W związku z tym bardzo prawdopodobne wydaje się przerwanie obwodu jednej z faz wirnika takich zaczepów na skutek zużycia szczotek lub uszkodzenia uchwytu szczotkowego.

W celu sprawdzenia sprawności napędu elektrycznego w przypadku zaniku fazy wirnika na stanowisku Cranpriborservice Sp. z oo przeprowadzono eksperyment z napędem elektrycznym mechanizmu podnoszącego z przetwornicą częstotliwości typu Altivar 71 i silnikiem o mocy 55 kW. Zasada sterowania silnika elektrycznego jest wektorowa.Przed podniesieniem nominalnego obciążenia „od ciężaru” jedna ze zwartych faz wirnika silnika 55 kW została odłączona.

Następnie włączano napęd elektryczny w kierunku pod górę z częstotliwością 25 Hz. W tym samym czasie napęd elektryczny przyspiesza w kierunku wznoszenia, ale zauważalne są wahania prędkości.

na ryc. Na rys. 1 przedstawiono eksperymentalne oscylogramy prędkości napędu elektrycznego przy zwarciu wirnika oraz odłączeniu jednej z faz w wirniku.

Ryż. 1. Eksperymentalne oscylogramy prędkości napędu elektrycznego przy podnoszeniu obciążenia nominalnego 0-3P: 1-pierścienie wirnika są zwarte; 2. jedna z faz wirnika jest odłączona.

Z oscylogramów widać, że przyspieszenie napędu elektrycznego w kierunku wznoszenia przy przerwanej fazie w wirniku trwa około 1,5 razy dłużej niż przy całkowicie skróconych pierścieniach. Jednak z punktu widzenia ochrony przed spadającymi ciężarami taki reżim jest do zaakceptowania.

Należy również zauważyć, że prąd stojana mierzony przez przekształtnik podczas zaniku fazy nie różni się od prądu w trybie symetrycznym, chociaż teoretycznie jego wartość powinna być większa. Zabezpieczenie termiczne silnika elektrycznego opiera się na obliczeniu I2t, dlatego jego praca w tym trybie nie będzie miała miejsca.

Tym samym zanik fazy w wirniku może nie zostać zauważony przez serwis i może dojść do uszkodzenia silnika w wyniku przegrzania. Jako zabezpieczenie przed takim trybem można zaproponować włączenie przekaźnika termicznego w obwód stojana lub wirnika, jednak rozwiązanie to wymaga eksperymentalnej weryfikacji.