Приводы среднего напряжения

Приводы среднего напряжения работают с сетью 600В или более. Созданы и функционируют комплексы двигатель/привод для «средних» напряжений до 24000В. Регулирование осуществляется широтно-импульсной модуляцией, приводящей мощность привода к требуемой механической нагрузке с необходимой скоростью.

Многие обозреватели наивно полагают, что в основе преимуществ приводов среднего напряжения, лежит процесс, снижающий потери в высоковольтных электросетях. Это не совсем так. Линии передачи электроэнергии имеют фиксированную длину- расстояние между генерирующей станцией, производящей электроэнергию, и нагрузкой, где она будет использоваться. Обмотки электродвигателя, напротив, такой длины не имеют.

В обоих случаях, необходимая мощность зависит от внешних факторов. Однако для двигателя, момент пропорционален произведению тока на число витков в Сиджей Мейси, обмотке. Для того, что поддерживать мо-Control Engineering мент (а значит и мощность) при снижении тока, конструкторы двигателей должны увеличить количество витков.

При постоянной величине тока, протекающей через сечение проводника, коэффициент полезного действия двигателя не зависит от напряжения питания. В тоже время, увеличение числа витков сводит на нет главное преимущество уменьшения диаметра проводников- экономию пространства.

Хотя установка оборудования среднего напряжения позволяет повысить КПД и уменьшить размеры в сравнении с низковольтными аналогами, главной причиной использования приводов является возможность регулирования нагрузки по импедансу.

Импеданс, требуемый для обеспечения необходимой мощности двигателя, зависит от выходного напряжения привода. Слишком низкое напряжение снижает эффективность, так как большая часть энергии теряется в паразитических сопротивлениях кабелей и обмоток.

Общая формула зависимости электрической мощности от напряжения питания и импеданса нагрузки

где P- мощность привода, V- напряжение питания и Z-полный импеданс нагрузки.

Для привода двигателя, активная часть импеданса, рассеивает энергию, а реактивная преобразует электрическую мощность в механическую. В сумме эти компоненты ограничивают ток нагрузки, а значит и мощность привода.

Преобразуя формулу, получим значение импеданса нагрузки, как функцию напряжения и требуемой мощности:

На графике этого уравнения в логарифмическом масштабе изображена группа параллельных прямых линий, лежащих в диапазоне от 1В до 100000В по оси абсцисс и от 0.01 Ом до 1000 Ом по оси ординат. В эти пределы укладываются все широко используемые в приложениях промышленной автоматизации привода низкого и среднего напряжения. Диапазон импеданса — от наблюдаемого при работе 2 кВт двигателя с 30 киловольтным приводом до контактного сопротивления механических соединений.

Эта нижняя граница- одна из причин, почему инженеры обращаются к приводам среднего напряжения. Очень тяжело, если не невозможно, по крайне мере очень непрактично, пытаться уменьшить паразитное сопротивление ниже уровня

0.1 Ом и даже ниже 1 Ом. И это если не брать во внимание потери в обмотках!

Поэтому неудивительно, что для обеспечения механической мощности более 10000 Ватт используются приводы с напряжением питания от 600В и более.