Управление несколькими двигателями одним преобразователем частоты: ограничения и области применения

Идея подключения нескольких электродвигателей к одному частотному преобразователю (ПЧ) возникает в проектах, где необходимо синхронизировать работу агрегатов или минимизировать капитальные затраты. Этот подход технически реализуем, но сопряжён с рядом жёстких ограничений и требует тщательного инженерного анализа. Неверное применение схемы может привести к выходу из строя как преобразователя, так и двигателей. В этой статье мы разберём, когда такое решение оправдано, как его правильно реализовать и какие «подводные камни» следует учитывать.

Принципиальная схема и базовые условия

При классическом групповом подключении несколько асинхронных двигателей подсоединяются параллельно к выходным клеммам одного преобразователя частоты. Ключевое условие: суммарный номинальный ток всех двигателей не должен превышать номинальный выходной ток ПЧ (рекомендуется запас 10-15%).

Обязательные требования для схемы:
                                       

1. Однотипность двигателей. Желательно использовать идентичные двигатели (одинаковая мощность, модель, параметры). Разброс характеристик приведёт к неравномерному распределению нагрузки.
2. Групповое управление. Все двигатели запускаются, останавливаются и работают строго одновременно на одной и той же частоте. Индивидуальное управление каждым мотором в такой схеме невозможно.
3. Индивидуальная защита каждого двигателя. Преобразователь «видит» только общий ток. При перегрузке или заклинивании одного двигателя остальные будут работать с повышенной нагрузкой, а ПЧ может не отключиться вовремя. Каждый двигатель должен быть защищён своим собственным автоматическим выключателем с тепловым расцепителем или тепловым реле.

Области рационального применения

Данная схема находит применение в узком спектре задач, где соблюдаются все базовые условия и не требуется высокого контроля:

1. Группы вентиляторов или вытяжек, работающих в общей системе (например, вентиляция цеха). Все агрегаты должны изменять производительность синхронно.
2. Несколько одинаковых насосов, работающих параллельно на общий коллектор. Критически важно: каждый насос должен иметь обратный клапан для предотвращения обратного потока через отключённый агрегат.
3. Батареи охлаждающих вентиляторов на едином радиаторе или теплообменнике.
4. Группы однотипных конвейеров, перемещающих изделия синхронно на одной линии.

Технические ограничения и серьёзные недостатки

1. Невозможность использования векторного управления. Алгоритмы векторного управления требуют точных параметров одного конкретного двигателя. При подключении нескольких моторов эти алгоритмы неработоспособны. Система может функционировать только в скалярном режиме (U/f), что означает:
 • Снижение точности поддержания скорости.
 • Падение крутящего момента на низких частотах.
 • Низкую динамику реакции на изменение нагрузки.

2. Риск резонансных явлений и неравномерной нагрузки. Из-за неизбежного разброса параметров двигателей и механических характеристик приводимых механизмов, нагрузка между ними может распределяться неравномерно. Один двигатель может оказаться перегружен, в то время как другие недогружены.
3. Проблема защиты. Настройка встроенных защит ПЧ (от перегрузки, перегрева) становится сложной, так как они должны учитывать сумму токов. Единственной надёжной защитой остаются внешние устройства на каждом двигателе.
4. Отказ одного двигателя ведёт к останову всей системы. При выходе из строя одного мотора его защита отключает его от сети. Оставшиеся двигатели берут на себя повышенную нагрузку, что может привести к их последовательному отказу.

Альтернативные и более совершенные решения

1. Схема «Селектор двигателей» (Motor Switcher). Некоторые продвинутые модели ПЧ имеют встроенную функцию управления несколькими двигателями поочерёдно. В каждый момент времени преобразователь работает только с одним двигателем, переключаясь между ними по команде или по расписанию. Это идеально для систем с основным и резервным насосом. Но это не одновременная работа.
2. Многодвигательный режим с индивидуальными защитами. Некоторые промышленные ПЧ позволяют ввести параметры нескольких двигателей и поочерёдно проводить их автонастройку. Защиты могут настраиваться отдельно для каждого мотора, что повышает безопасность, но работа по-прежнему ведётся только с одним двигателем в данный момент.
3. Каскадная схема с одним ПЧ и устройствами плавного пуска (УПП). Регулируемый преобразователем частоты «ведущий» двигатель работает в оптимальном режиме, а при росте нагрузки к нему параллельно подключаются (через УПП) «ведомые» двигатели, работающие на прямой сети. Это более гибкая, но и более сложная схема.
4. Использование отдельных ПЧ на каждый двигатель с синхронизацией по сети. Самое совершенное, но и самое дорогое решение. Современные ПЧ могут обмениваться данными по промышленным сетям (PROFIBUS, Modbus, EtherCAT), обеспечивая идеальную синхронизацию скоростей и распределение нагрузки. Это позволяет использовать векторное управление для каждого привода и организовывать сложные алгоритмы совместной работы.

Практические рекомендации по реализации групповой схемы

Если после анализа всех ограничений решение о групповом подключении принято, следует придерживаться строгих правил:

1. Расчёт и выбор ПЧ: Суммируйте номинальные токи всех двигателей. Выберите преобразователь с номинальным выходным током на 15-20% выше этой суммы. Это компенсирует высшие гармоники и возможную небольшую перегрузку.
2. Обязательная индивидуальная защита: Установите на каждый двигатель автоматический выключатель с характеристикой срабатывания, подобранной под пусковой ток мотора, или комплект «контактор + тепловое реле».
3. Настройка ПЧ:
 • Режим управления: Скалярный (U/f).
 • Номинальные параметры двигателя: введите суммарные мощность и ток всех двигателей.
 • Время разгона/замедления: увеличьте стандартные значения, чтобы снизить динамические нагрузки.
 • Отключите или ослабьте встроенные защиты ПЧ от перегрузки по току и перегрева, сделав основными внешние защиты.

4. Монтаж: Сечение кабелей от ПЧ до каждого двигателя должно соответствовать току этого двигателя. Длина выходных кабелей должна быть по возможности одинаковой для всех моторов.

Заключение

Управление несколькими двигателями от одного частотного преобразователя — это специализированное техническое решение, а не универсальная практика. Его применение оправдано только для простых, некритичных систем с синхронно работающими, однотипными агрегатами, где допустимы ограничения скалярного управления.
Для большинства промышленных применений, особенно там, где важны точность, надёжность, индивидуальный контроль и защита оборудования, рекомендуется классическая схема «один ПЧ — один двигатель». В случаях, когда необходима синхронная работа нескольких приводов, следует рассмотреть современные решения с сетевым управлением отдельными преобразователями.

Инженеры ТПК «Техпривод» готовы помочь в анализе вашей задачи, предложить оптимальную с технической и экономической точек зрения схему управления группой двигателей и поставить необходимое оборудование, будь то один мощный преобразователь или набор согласованных частотных приводов.