Частотные преобразователи вместе с асинхронными электродвигателями позволяют заменять электроприводы с постоянным током. Система регулировки скоростью в двигателе с постоянным током достаточно проста, но слаба тем, что такой электропривод является электродвигателем. Он дорогой и не надежный. В работе производится искрение щетки и под действием электроэрозии износится коллектор. Такие электродвигатели не могут применяться в пыльной и взрывоопасной среде.
Асинхронный электродвигатель лучше двигателя с постоянным током по большому количеству параметров: простота устройства и надежность, поскольку нет движущихся контактов. Он меньше в сравнении с двигателем с постоянным током, при одинаковой массе и цене при той же мощности. Асинхронный двигатель простой при изготовлении и применении.
Основным недостатком асинхронного электродвигателя– сложная регулировка скорости традиционным методом с изменением питающего напряжения, введением дополнительных сопротивлений в цепь обмоток.
До недавнего времени при управлении асинхронного электродвигателя в частотном режиме возникали трудности, хотя теоретическая база частотным регулированием была широко изучена. С развитием частотно-регулируемых электроприводом сдерживалась высокая стоимостью в частотных преобразователях. При появлении силовых схем с транзисторами, разработки в высокопроизводительной микропроцессорной системе управления позволили разным корпорациям создавать современные частотники по приемлемой цене.
При регулировке частотой вращения в исполнительном механизме появляется возможность осуществления с помощью разных механизмов: вариаты, гидравлические муфты, дополнительно вводимые в статор или ротор резисторами, электромеханические преобразователи частоты, статические преобразователи частоты и т.д.
Применяя эти устройства недостижимо высокое качество регулировки скоростью, они неэкономичны и требуют большой затраты для монтировки и обращения.
Со статическими преобразователями частоты в данный момент связывают самые совершенные устройства в управлении асинхроного привода.
Частотный метод регулировки скорости асинхронным двигателем состоит в изменении частоты F1 в питающем напряжении, соответствуя выражению:
с неизменным числом пар полюсов P меняется угловая скорость в магнитном поле статора.
Данный метот позволяет плавно регулировать скорость в широком диапазоне механических характеристик высокой жесткости.
Регулировка скоростью не будет сопровождаться увеличенным скольжением в асинхронном двигателе, а, следовательно, потерей в мощностях регулировки будут малыми.
Чтобы получить высокий энергетический показатель в асинхронном двигателе – коэффициенте мощности, полезного действия и перегрузочной способности – нужно вместе с частотой менять и подводимое напряжение.
Изменение напряжения зависит от характера момента нагрузки Mс. С постоянным моментом нагрузки Mс=const, напряжение на статоре регулироваться пропорционально частоте:
В вентиляторном характере момента нагрузки это состояние имеет вид:
При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости:
Иными словами, при плавном бесступенчатом регулировании частотного вращения вала асинхронного электродвигателя, преобразователь частоты обеспечивает одновременно регулировки частотой и напряжением на статоре асинхронного двигателя.