4.1.2 Преимущества вентильных электроприводов

Постоянное удешевление магнитных материалов, а также развитие аппаратной базы систем управления и пристроил силовой электроники, которая ускоряется, сделали возможным применение ВД в тех областях техники, где традиционно применялись только машины постоянного тока или специальные асинхронные двигатели.

Это объясняется целым рядом конструктивных и техніко-експлуатаційних преимуществ СДПМ по сравнению с другими существующими типами электрических машин, к которым можно отнести следующие:

- бесконтактность и отсутствие узлов, которые требуют обслуживания. Отсутствие у вентильных электродвигателей скользящих электрических контактов существенно повышает их ресурс и надежность по сравнению с электрическими машинами постоянного тока или асинхронными двигателями с фазным ротором, расширяет диапазон досягаемых частот вращения. Обмотка якоря СДПМ может питать высшим номинальным напряжением, потому конструктивная постоянная моменту Cm ВД существенно превышает аналогичную величину классических машин постоянного тока, что позволяет использовать при подключении ВЭП кабели меньшего пересечения и преобразователей электрической энергии на меньшие токи;

- большая перегрузочная способность по моменту (кратковременно допустимый момент и ток СДПМ могут превышать номинальные значения в 5 и больше раз);

- высокое быстродействие в переходных процессах по моменту;

- абсолютно жесткая механическая характеристика и практически неограниченный диапазон регуляции частоты вращения (1:10000 и более). Возможность регуляции частоты вращения как вниз от номинальной (с постоянством длилось допустимого и максимального моментов), так и вверх (с постоянством мощности);

- наилучшие энергетические показатели (КПД и коэффициент мощности). КПД вентильных двигателей превышает 90% и немного отклоняется от номинальной при вариациях нагрузки, тогда как у серийных асинхронных двигателей мощностью до 10 кВт максимальный КПД составляет не больше 87,5% и существенно зависит от момента. Да, уже при половинной нагрузке на валу он может упасть до 60-70%;

- минимальные токи холостого хода;

- минимальные массогабаритные показатели при прочих равных условиях.

Поскольку основные электрические и магнитные потери в роторе СДПМ отсутствуют, а современные редкоземельные постоянные магниты, например, на основе соединения "неодим-железо-бор" способные обеспечить максимальную индукцию в воздушном зазоре даже без концентрации потока на уровне асинхронных машин (до 0,8 Тл), в СДПМ может быть значительно повышена линейная нагрузка при сохранении суммарных потерь в машине на постоянном уровне, что и объясняет высшую электромеханическую эффективность вентильных двигателей по сравнению с другими типами бесконтактных электродвигателей переменного тока.

Вентильный электропривод на базе СДПМ является универсальным средством электромеханического превращения энергии и автоматизации технологических процессов. Принципы построения силовой части ВЭП уже устоялись и остаются неизменными в течение нескольких последних десятилетий, что не исключает их развитие в части улучшения электромагнитной совместимости электроприводов с питательной сетью.

Главным направлением совершенствования ВЭП в ближайшей перспективе будет разработка и оптимизация адаптивных "бездатчиковых" алгоритмов управления, которые ориентированы на микропроцессорную реализацию и обеспечивают диапазоны регуляции с постоянством момента 1:150…200.