інверторний електродвигун

В останні роки з’являється багато нових технологій. Одне з останніх віянь – інверторний двигун, який стали ставити в великої побутової техніки. Обіцяють при цьому досить, але чи все правда. 

Що таке інверторний двигун

Значна частина техніки має в своєму складі електродвигуни та дуже бажано щоб двигуни мали різну швидкість обертання. Цим вони забезпечують різні режими роботи і чим більше різних швидкостей, тим краще. Взагалі, швидкість двигуна змінювати можна двома способами – змінюючи частоту або напруга. Раніше, до появи інверторних двигунів, її міняли за допомогою реостата, тобто змінювали напругу. Межі змін були невеликі і плавного регулювання майже не виходило. Плавно регулювати швидкість дозволяли тільки колекторні двигуни. Але вони на великих оборотах мають малий момент, що обмежує їх застосування. До того ж мають колектор, так що не дуже довговічні і надійні.

Основна відмінність – можливість регулювати швидкість в великих межах

Пару десятиліть тому, з розвитком напівпровідникових приладів, активно стали застосовувати частотні перетворювачі. Ці пристрої дозволяють змінювати частоту і напругу в широких межах, це від 1 Гц до 500 Гц. Тобто, інверторний двигун отримує харчування не безпосередньо від мережі, а з вбудованого в нього перетворювача. Залежно від поточного режиму роботи він формує напругу необхідної частоти і / або рівня. Тобто, інверторний двигун – це, як мінімум, два пристрої в одному корпусі: частотний перетворювач і сам двигун.

Інверторними можуть бути два типи двигунів: асинхронні і колекторні постійного струму. Використання цієї технології дозволяє отримати широкий діапазон швидкостей і можливість точного підтримання швидкості. Також, інверторний блок може підвищувати / знижувати напругу, що дозволяє отримати необхідний крутний момент. Все це, безумовно, в певних межах, але загальні характеристики інверторних електродвигунів стають значно краще. Правда і ціна на них теж значно вище, як і складність управління.

Основні моменти роботи перетворювача

Інверторний перетворювач змінює напругу в кілька етапів:

  • Випрямляє мережеве напруга, отримуючи постійне (зазвичай коштує діодний напівміст або міст).
  • З постійної напруги формує двополюсні імпульси (позитивні і негативні). Це блок називають інвертором, що і дало назву самому принципу, блоку і мотору з вбудованим перетворенням.

Ось на цьому етапі і формується необхідна частота і напруга живлення, яке потім і подається на двигун. У деяких інверторів є ще одна сходинка перетворення, на якій ступінчасті імпульси перетворюються в синусоїду. Так як форма напруги на роботу мотора впливу майже не робить, цей блок в інверторних двигунах відсутній.

Блок схема частотного перетворювача і спосіб його підключення до двигуна

У «розумної» техніки, роботою якої керує мікропроцесор, він задає параметри напруги, регулюючи швидкість обертання в залежності від програми або від стану техніки. Сам принцип роботи двигуна від наявності інвертора не залежить, але цей додатковий блок дає можливість управляти роботою електромотора в широких межах.

особливості застосування

Частотний перетворювач включають, в основному, з асинхронними двигунами. Вони недорогі, надійні, економічні. Моделі з короткозамкненим ротором безколекторні, що робить їх ще більш привабливими. Мають асинхронні двигуни два недоліки, які як раз, інвертором і усуваються. Перший істотний недолік – високий пусковий струм. Він може бути в 3-7 разів більше номінального. Крім того, різкий старт з подачею живлення 220/380 В веде до перевантаження, а значить і до швидкого зносу мотора. Встановивши частотний перетворювач, при пуску переводимо перемикач на мінімум і поступово доводимо обороти до потрібного значення. Пусковий струм при цьому мінімальний, а розгін плавний. Ні пускові струми, ні перевантаження не страшні.

Платою за точне регулювання швидкості є більш складне управління

Другий негативний момент – регулювати швидкість обертання ротора в асинхронних двигунах виходить слабо, але це без інвертора. Інверторний асинхронний двигун дозволяє змінювати швидкість від десятків оборотів в хвилину, до тисяч. І все це плавно, без перевантажень.

Але інверторний двигун значно дорожче «звичайного» з точно такими ж характеристиками. Справа в додатковому обладнанні, причому зовсім недешеві, але використання цієї технології має свої плюси.

У кондиціонерах

Як працює звичайний кондиціонер? Компресор в ньому то включається, то вимикається. Температура стала на градус вище заданої, компресор включився, працює поки вона не стане на один градус нижче заданої межі. Чи включається знову, коли температура знову виявиться нижче межі. І кожне включення / включення – це стартовий струм, перевантаження.

Як працює кондиціонер з інверторним мотором і звичайним

Якщо в кондиціонері варто інверторний перетворювач, він просто задає швидкість роботи компресора так, щоб температура зберігалася. Це знижує витрату електрики (немає пускових багаторазово збільшених струмів), обладнання працює в щадному режимі без перевантажень, що продовжує термін експлуатації.

У пральних машинах

Використовують інверторні мотори і в пральних машинах. У пральних машинах «звичайного» класу ставлять колекторні електродвигуни. Вони можуть розганятися до високих швидкостей (до 10000 об / ми), мають хороший крутний момент на великих швидкостях. Їх мінус – підвищений рівень шумів, так як, окрім пасової передачі шумлять ще й самі щітки. Як їх не притираються, колекторний вузол все одно шумить. І чим більше швидкість обертання, тим вище рівень шумів. І він має високу тональність, так що з ним досить складно миритися.

Інверторний двигун має невеликий розмір і солідну потужність, але так чи важливо це в корпусних техніці

Останніми роками з’явилися пральні машини з дуже низьким рівнем шуму. У них встановлені асинхронні двигуни з інверторним блоком. Раніше асінхроннікі не використовувалися, тому що максимально можуть розвивати швидкість до 3000 оборотів, що для нормального віджимання недостатньо. Цей недолік вдалося обійти використовуючи інвертор на вході. Він дозволяє збільшити швидкість електродвигуна до солідних величин. У двигунах нового покоління використовується особливий ротор – суцільнолитий, це дозволило зменшити розміри двигуна. А так як в цих моторах немає колектора й щіток, то і шумлять вони при роботі зовсім незначно. Частотна регуляція швидкості обертання дозволяє точно контролювати число обертів.

Якщо ви готові платити за тиху роботу – будь ласка

Але платою за все це є більш складне управління. Для управління інверторним електродвигуном в пральній машині коштує окрема плата. І її вартість дорівнює 1/3 або 1/4 вартості всієї машини. Ось в цьому випадку варто добре подумати, чи варто купувати пральну машину з інверсійним двигуном чи ні. Занадто дорогий ремонт, та й вартість самого агрегату значно вище. А то, що на двигун дають 10 років гарантії так це не на плату, а на сам мотор. А в плюсах тільки більш тиха робота.

Холодильники і морозильні камери з інверторними компресорами

В холодильниках використовується такий же спосіб підтримки температури, як і в кондиціонерах. У камері холодильника розташований термодатчик, який через контакти вмикає і вимикає компресор. Точність підтримки температури залежить від типу термодатчика, але зазвичай становить кілька градусів, від трьох до п’яти. При такій роботі личать всі «принади»: багаторазові пускові струми при включенні, скачки напруги мережі, спровоковані включенням / виключенням компресора, шум.

В холодильниках і морозилках застосування інверторних двигунів виправдано

Холодильник з інверторним двигуном працює тихіше, так як немає різкого пуску. Компресор починає працювати з малих оборотів і поступово виходить на нормальну швидкість. Частота його роботи залежить від температури в камерах, але двигун зупиняється дуже рідко. Він, то працює на мінімальних обертах і тоді його майже нечутно навіть поблизу, то трохи додає швидкості, і його можна почути. Цей режим роботи більш сприятливий для двигуна, він працює без пускових перевантажень. І як не дивно, споживають такі мотори менше електроенергії, знову-таки за рахунок відсутності пускових струмів. Адже «звичайний» компресор включається кожні п’ять-десять хвилин. Перевищення нормативної витрати – 4-8 разів. Ось за рахунок цього і досягається економія. Так що інверторний електродвигун в холодильнику теж виправданий, ну і плюсом, йде більш тиха робота.

Недоліки інверторних моторів

Основний недолік інверторних двигунів – їх ціна. Так, але вона виправдана, так як в движку є, по суті два пристрої, частотний перетворювач (який сам стоїть чимало) і двигун. Але технологія ця несе певні вигоди: зниження витрат електроенергії за рахунок мінімізації пускових струмів, більш широкий діапазон регулювань швидкості, збільшення терміну експлуатації (за рахунок відсутності пускових перевантажень). Це все зрозуміло, але є і мінуси і обмеження, про які не так часто говорять.

Інверторна технологія хороша для стабілізації напруги, попутно вона ще вирішує інші завдання

  • Не всі мотори нормально реагують на роботу з низькими оборотами. Якщо такий режим буде тривалим, краще шукати спеціальні моделі під низькі обороти.
  • Кожен двигун має максимальну швидкість, яку краще не перевищувати. Вона вказана на етикетці двигуна і вище швидкість краще не ставити.
  • На максимальних обертах зазвичай падає крутний момент. Тобто, з підвищенням обертів треба знижувати навантаження.
  • При виході з ладу инверторного двигуна ремонт обійдеться дорожче, навіть якщо «полетіла» частина, з інвертором ніяк не що. Для визначення несправності необхідний більш кваліфікований фахівець (повинен же він вирішити, що інвертор в порядку), а вартість послуг його вище.

Як бачимо, інверторний двигун недосконале рішення, але досить непогане. Основний плюс – широкий діапазон регулювання швидкості двигуна, точну підтримку цієї швидкості. Для асинхронних двигунів застосування инверторной технології означає ще й мінімізація пускових струмів і перевантажень. Загалом, інверторний двигун гарний там, де двигуни часто включаються / відключаються. Це холодильники, кондиціонери, верстати, транспортери та інше обладнання, яке раніше працювало на асинхронних двигунах.

Чи не у всій техніці установка інвертора необхідна

Ще інверторні двигуни (або частотні перетворювачі до звичайного двигуна) варто застосовувати там, де від продуктивності / швидкості залежить ефективність роботи. Наприклад, подають насоси, які повинні підтримувати певний тиск в мережі і повинні реагувати / плавно змінювати швидкість. Ще інверторний двигун може бути важливий в підйомної техніки. Як приклад, для відкатних або підйомних воріт. Можливість змінювати швидкість і розвивати гарне зусилля на малих обертах важливо.

Ссылка на основную публикацию