1. Основные технологии и ключевые соображения
Перед заменой необходимо провести комплексную оценку, чтобы убедиться, что новая система соответствует эксплуатационным требованиям исходного оборудования.

Сопоставление и выбор производительности

Мощность и крутящий момент: Номинальная мощность и крутящий момент (особенно пусковой крутящий момент и перегрузочная способность) двигателя переменного тока должны быть как минимум равны или превосходить показатели исходного двигателя постоянного тока.
Необходимо проанализировать типы нагрузки (постоянный крутящий момент, постоянная мощность, вентиляторный насос и т. д.).

Диапазон скоростей: двигатели постоянного тока известны своим широким диапазоном регулирования скорости.
Скорость самого двигателя переменного тока относительно фиксирована, но с помощью преобразователя частоты можно добиться регулирования скорости.
Необходимо подтвердить, может ли целевой двигатель переменного тока удовлетворить самые высокие и самые низкие требования к скорости процесса при использовании частотно-регулируемого привода.

Согласование инерции: для динамических применений, требующих быстрого пуска и остановки, необходимо учитывать инерцию вращения ротора двигателя, чтобы обеспечить скорость реагирования системы.

Замена системы управления (основные изменения)

Система привода постоянного тока: обычно управляется регулятором скорости постоянного тока, имеет относительно простую структуру.

Система коммуникационного привода: необходимо наличие преобразователя частоты.
Преобразователь частоты преобразует переменный ток с фиксированным напряжением и частотой в переменный ток с регулируемыми напряжением и частотой, тем самым управляя скоростью и крутящим моментом двигателя переменного тока.

Выбор преобразователя частоты: Мощность преобразователя частоты должна соответствовать или быть немного больше мощности двигателя переменного тока.
При этом уровень производительности преобразователя частоты следует выбирать в соответствии с требованиями области применения (например, векторный тип управления, тип управления V/f).
Для высокоточного регулирования скорости и применений с высоким крутящим моментом на низких скоростях следует выбирать преобразователи частоты с векторным управлением.

Механический монтаж и подключение

Установочные размеры: Размер основания, диаметр вала, шпоночный паз, монтажный фланец и положение отверстий под ножки двигателей переменного и постоянного тока могут отличаться.
Требуется тщательная проверка и проектирование платы адаптера или замена монтажного основания.

Способ соединения: необходимо убедиться, что муфта, шкив или редуктор идеально подходят к валу нового двигателя.
При необходимости необходимо обработать новые разъемы.

Электропроводка и ремонт

Электропитание: двигатели постоянного тока используют источник постоянного тока, тогда как двигатели переменного тока используют трехфазный или однофазный переменный ток.
Нам нужно снова проложить кабели.

Тормоз: Если исходный двигатель постоянного тока оснащен тормозом, необходимо подтвердить, может ли новый двигатель переменного тока также быть оснащен тормозом, а также убедиться, что его схема управления совместима с новым преобразователем частоты или системой управления.

Устройство обратной связи: Для систем, требующих высокоточного управления скоростью или положением, двигатели постоянного тока обычно оснащаются генераторами скорости или энкодерами.
При замене необходимо установить на двигатель переменного тока энкодер того же типа и подключить сигнал обратной связи к преобразователю частоты для формирования замкнутого контура управления.

2. Конкретные шаги по замене
Стандартизированный процесс замены выглядит следующим образом:

Предварительная оценка и запись:

Запишите все паспортные параметры оригинального двигателя постоянного тока, включая мощность, напряжение, ток, скорость, напряжение возбуждения и т. д.

Запишите размеры механической установки и методы подключения.

Анализ характеристик нагрузки и рабочих циклов.

Оцените существующее пространство для системы электропитания и управления.

Выбор и закупка новой системы:

На основании результатов оценки выберите подходящий двигатель переменного тока (обычно асинхронный двигатель переменного тока или синхронный двигатель с постоянными магнитами) и соответствующий преобразователь частоты.

Приобретите необходимые механические фитинги, энкодеры и кабели.

Отключение электроэнергии и безопасная изоляция:

Полностью отключите электропитание оборудования и выполните процедуры блокировки и маркировки для обеспечения безопасности.

Снос старой системы:

Отсоедините все провода питания и управления от двигателя постоянного тока.

Ослабьте механическое соединение и снимите старый двигатель.

Установка новой системы:

Установите механическую адаптерную плату и новый двигатель переменного тока, чтобы обеспечить надежное выравнивание и соединение.

Установите устройства обратной связи, такие как энкодеры.

Электропроводка:

Подключите трехфазный источник питания к входной клемме преобразователя частоты.

Подключите выходную клемму преобразователя частоты к двигателю переменного тока.

Подключите сигналы управления (пуск/останов, установка скорости и т. д.) от исходного ПЛК или пульта к преобразователю частоты.

Подключите линию обратной связи энкодера.

Настройка параметров и отладка (основные этапы):

Установите паспортные параметры двигателя (мощность, напряжение, ток, скорость) в преобразователе частоты и выполните самонастройку параметров двигателя.

Установите режим управления (например, векторное управление), источник скорости, время ускорения/замедления, значение защиты от перегрузки по току и т. д. в соответствии с настройками приложения.

Проводите тестовые запуски без нагрузки и под нагрузкой, точно настраивайте ПИД-регулятор и другие параметры для обеспечения плавной работы, точной скорости и достаточного крутящего момента.

Принятие и обновление документов:

Проводите непрерывные эксплуатационные испытания, чтобы убедиться, что эксплуатационные характеристики соответствуют требованиям.

Обновление электрических чертежей и руководств по техническому обслуживанию оборудования.

3. Преимущества и проблемы
Основные преимущества:
Высокая надежность, низкие эксплуатационные расходы: двигатели переменного тока (особенно асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором) не имеют щеток и коммутаторов, что исключает основные точки неисправностей двигателей постоянного тока и практически не требует обслуживания, что обеспечивает более длительный срок службы.

Более высокая эффективность: в большинстве условий эксплуатации современные высокоэффективные двигатели переменного тока в сочетании с преобразователями частоты демонстрируют более высокую эффективность и значительную экономию энергии, чем системы приводов постоянного тока.

Лучшая адаптация к окружающей среде: бесщеточная конструкция делает его более адаптируемым к суровым условиям, таким как пыль, влага, а также легковоспламеняющиеся и взрывоопасные материалы.

Эффективность затрат: хотя первоначальные инвестиции могут быть высокими, стоимость полного жизненного цикла обычно ниже из-за чрезвычайно низких затрат на техническое обслуживание и энергосберегающего эффекта.

Более быстрый динамический отклик (при использовании высокопроизводительного векторного управления): синхронные двигатели с постоянными магнитами в сочетании с преобразователями частоты с векторным управлением могут обеспечить лучшие динамические характеристики, чем двигатели постоянного тока.

Проблемы и меры предосторожности:
Первоначальные инвестиционные затраты: необходимо приобрести как двигатель переменного тока, так и преобразователь частоты, а первоначальные инвестиции могут оказаться выше, чем ремонт двигателя постоянного тока.

Техническая сложность: Повышенные требования предъявляются к техническому персоналу, который должен понимать принципы работы и параметры настройки преобразователей частоты.

Гармонические помехи: преобразователи частоты могут генерировать электромагнитные гармоники, которые могут создавать помехи в электросети и другом оборудовании. При необходимости следует установить входные реакторы или фильтры.

Необходимое пространство: преобразователь частоты требует дополнительного пространства для установки и условий отвода тепла.