Современный автоматизированный электропривод и тенденции его развития

Современный автоматизированный электропривод практически полностью отвечает требованиям промышленности, сельского хозяйства и науки по требуемой мощности, диапазону регулирования скорости и плавности ее регулирования.

Пределы мощности используемых машин в электроприводах весьма широки — от десятков тысяч киловатт до долей ватт. Так, например, в прокатных станах Западно-Сибирского металлургического комбината используются электрические машины постоянного тока, а также синхронные двигатели мощностью 30 МВт. Для привода доменных воздуходувок применяются двигатели переменного тока мощностью 50 МВт. В то же время емкостные микродвигатели вращения с диаметром ротора до 100 мкм выполняются мощностью до 10 Вт и частотой вращения до 50 000 об/мин.

В 70-е годы XX века разработаны и выпускаются до настоящего времени в промышленных масштабах станочные электрические приводы постоянного тока с транзисторными и тиристорными преобразователями с диапазоном регулирования скорости до 1: (10 000+30000) и более.

В настоящее время основная цель серийно выпускаемых и вновь разрабатываемых электроприводов направлена в первую очередь на увеличение их надежности, уменьшение массогабаритных показателей, стоимости и эксплуатационных расходов. Основные разработки современных электроприводов проводятся на базе электрических машин переменного тока.

Новые системы электроприводов переменного тока получили распространение в связи с дальнейшим развитием микропроцессорной техники и силовой полупроводниковой техники на полностью управляемых тиристорах (GTO, GCT, IGCT) и новых поколений транзисторов, прежде всего биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) и МДП-транзисторов с индуцированным каналом (MOSFET).

На современной элементной базе получили возможность реализации следующие системы электроприводов:

• • для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором — системы фазового управления (регулирование угловой скорости изменением напряжения), частотное регулирование (непосредственный преобразователь частоты, автономный инвертор напряжения, автономный инвертор тока), частотно-токовое управление;
• • для асинхронного двигателя с фазным ротором — фазовое управление, частотное управление в режиме машины двойного питания, каскадные схемы, системы с импульсным управлением в цепи выпрямленного тока ротора;
• • для синхронных двигателей — частотное управление, частотнотоковое управление, вентильный электропривод.

Для регулируемого электропривода переменного тока появилась необходимость разработки специальных конструкций электрических машин, предназначенных для регулирования угловой скорости, отличающихся от серийно выпускаемых асинхронных и синхронных двигателей, рассчитанных для работы с постоянной скоростью. Это связано с перегревом машин переменного тока, работающих на пониженных скоростях. Комплектные электроприводы должны гарантированно обеспечивать работу в заданном диапазоне скоростей без перегрева двигателя и преобразователя.