Контроллеры «ЭнерджиСейвер» — альтернатива частотно-регулируемому приводу и устройствам плавного пуска
Электродвигатели используются для конвертации электрической энергии в механическую, позволяя активировать рабочий элемент технологического механизма. Электрические машины могут быть синхронными, где частота вращения магнитного поля совпадает с частотой вращения ротора, или асинхронными, где первый показатель превышает второй. Для регулирования асинхронных электроприводов и улучшения их работы часто используются частотные преобразователи, устройства для плавного запуска и современные контроллеры-оптимизаторы, к которым мы сейчас и перейдем.
Асинхронные двигатели являются основой промышленных электроприводов по всему миру, и занимают около 90% от всего ассортимента. Их высокая надежность, низкая стоимость и минимальные эксплуатационные затраты делают их очень привлекательными для промышленных предприятий.
Структуру асинхронного двигателя составляют ротор (вращающийся элемент) и статор (неподвижный элемент), которые разделены воздушным зазором. Активную роль в механизме играют сердечник и обмотки, в то время как остальные элементы выполняют конструктивные функции.
Однако у таких двигателей есть несколько недостатков. В первую очередь, высокий пусковой ток может привести к износу изоляции обмоток, повреждению контактов и нагрузке на питающую сеть, требующую высокой номинальной мощности, что сопряжено с большими затратами. Кроме того, производительность двигателя страдает, поскольку механический момент двигателя не может согласоваться с механической нагрузкой при старте и в процессе работы, что может привести к сокращению срока службы двигателя. В момент запуска асинхронные двигатели могут создавать электромагнитные помехи, а точная регулировка скорости работы и ограниченная максимальная скорость двигателя могут быть проблемой в некоторых сценариях использования. Кроме того, низкий коэффициент загрузки в циклическом режиме может приводить к нерациональному расходу электроэнергии.
Ученые создали электронные устройства, чтобы устранить эти недостатки в работе электрических машин.
Что такое модернизация электропривода и каким образом это можно осуществить? Один из путей решения данной проблемы заключается в управлении электроприводом на основе преобразователя, который трансформирует однофазное или трехфазное электрическое напряжение на частоте 50 Гц в ток переменной частоты и необходимой амплитуды.
Модернизация электропривода при помощи частотного преобразователя имеет множество преимуществ. Она снижает расход энергоресурсов, обеспечивает необходимый пусковой момент, плавный запуск двигателя, стабилизацию скорости вращения механизма при изменении нагрузки и обладает высокой точностью регулирования. Использование частотного преобразователя также увеличивает ресурс оборудования.
Однако, можно выделить и несколько недостатков системы управления электроприводом на базе частотного преобразователя. Среди них ощущается высокая стоимость такой технологии, а также создание электромагнитных помех. Кроме того, стоит отметить, что частотное регулирование не всегда может быть применимо в условиях конкретных технологических процессов.
В статье рассказывается о применении устройств плавного пуска (УПП) для плавного запуска и разгона двигателя. Они также позволяют снизить пусковой ток и механическую нагрузку на привод в момент запуска. Одним из главных достоинств устройства плавного пуска является ограничение скорости повышения пускового тока до необходимого значения в течение заданного отрезка времени.
Чтобы использовать устройство плавного пуска, необходимо также использовать дополнительное оборудование, включая автоматические выключатели, выбранные по типу и номиналу согласно рекомендациям производителя.
Однако, поскольку уменьшение начального напряжения снижает пусковой момент, обычные УПП можно применять только для управления электроприводом с небольшой нагрузкой на валу. В случае отсутствия мониторинга нагрузки, механический момент, развитый электродвигателем, может быть меньше тормозящего момента нагрузки, что может привести к тому, что запуск электродвигателя не произойдет.
Коррекция коэффициента мощности с помощью контроллера-оптимизатора "ЭнерджиСейвер"
Устройство "ЭнерджиСейвер" - это регулятор напряжения питания электродвигателя, который способен обеспечить максимальное энергосбережение для приводов, не требующих изменения числа оборотов двигателя. Кроме того, контроллер-оптимизатор защищает привод от перегрузок, повышенного и пониженного напряжения, а также обрыва фаз или других нарушений чередования.
Контроллер "ЭнерджиСейвер" оснащен следящими цепями, которые позволяют ему регистрировать изменения нагрузки в каждый конкретный момент времени. Такой подход позволяет контроллеру осуществлять запуск электроприводов, которые характеризуются тяжелыми и очень тяжелыми пусковыми режимами "номинал в номинал", недоступными для обычных УПП.
"ЭнерджиСейвер" измеряет фазовый сдвиг между напряжением и током, а затем согласует механический момент, развиваемый электродвигателем, с механическим моментом нагрузки на валу, регулируя напряжение на клеммах электродвигателя. Это оборудование является функционально законченным и не требует подключения дополнительного оборудования. Кроме того, его относительно невысокая стоимость делает его одним из наиболее доступных и эффективных средств для контроля энергопотребления в приводах.
Принцип работы контроллеров "ЭнерджиСейвер"
Применение контроллера-оптимизатора асинхронных электрических двигателей "ЭнерджиСейвер" позволяет существенно сократить потребление электроэнергии двигателем при работе на пониженных нагрузках. Это оборудование идеально подходит в случаях, когда нет необходимости изменять скорость вращения двигателя.
Контроллер "ЭнерджиСейвер" осуществляет постоянный мониторинг нагрузки на валу двигателя, сравнивает ее с мощностью двигателя и при необходимости изменяет напряжение на контактах. При этом частота вращения привода остается неизменной. Благодаря такому подходу удается снизить потери энергии и увеличить коэффициент мощности. Уменьшение напряжения достигается использованием схем тиристоров, управляемых диодами и встречно-параллельно включенных.
В момент подачи управляющего импульса, тиристоры открываются, проходит ток, а затем закрываются при переходе тока через ноль. Изменение напряжения на выходе происходит за счет изменения периода задержки открытия тиристора. При данном методе регулирования напряжения, "отбор" мощности из источника питания прекращается, когда полупроводниковые переходы тиристоров закрыты. Важным преимуществом контроллера "ЭнерджиСейвер" является его быстрая реактивность на изменения нагрузки, которая составляет менее чем 0,01 секунды.
"ЭнерджиСейвер" - это оптимальное решение для двигателей, работающих в режиме динамично меняющихся нагрузок, поскольку продукт гарантирует минимальные временные затраты на реакцию контроллера на изменения нагрузки.
Системы автоматизированного управления электроприводами имеют как свои достоинства, так и определенные ограничения. Одним из примеров контроллеров-оптимизаторов являются технологии "ЭнерджиСейвер". При использовании таких контроллеров возможны следующие преимущества:
- Быстрая реакция на изменения напряжения, поступающего на двигатель. Это обеспечивает эффективную работу устройства даже при быстро меняющихся нагрузках.
- Существенное снижение расхода потребляемой электроэнергии (до 30-40%).
- Минимизация реактивной нагрузки на сеть.
- Повышение коэффициента мощности привода.
- Улучшение КПД двигателя.
- Оптимальное соотношение цены и качества изделия.
- Уменьшение затрат на конденсаторные компенсирующие устройства.
- Увеличение срока службы оборудования.
- Уменьшение нагрева, вибрации и шума повышают экологичность производства.
Однако, следует учесть, что невозможно использовать контроллер "ЭнерджиСейвер" в тех электроприводах, где требуется регулирование скорости вращения ротора электродвигателя.
Одно из устройств, которое можно использовать в различных областях промышленности, ЖКХ и сельского хозяйства, – контроллеры «ЭнерджиСейвер». Эти устройства могут быть установлены на различных агрегатах, таких как вентиляторах, дробилках, мельницах, лебедках, ленточных транспортерах, крутильных машинах, деревообрабатывающих и металлообрабатывающих станках.
Контроллеры «ЭнерджиСейвер» предназначены для решения различных проблем, которые могут возникать при работе указанных агрегатов. Например, они могут обеспечивать плавный разгон центрифуги, предотвращение перегрузки кронштейнов при запуске мешалки, нейтрализацию ударных волн в трубопроводах при запуске и остановке двигателей насосов, а также предотвращать разрыв проволоки волочильного станка.
Контроллеры «ЭнерджиСейвер» имеют различные характеристики, такие как степень защиты оболочки (IP20, IP54), климатическое исполнение (УХЛ1, УХЛ4) и мощность (5,5–400 кВт). Кроме того, доступны контроллеры серии VTG, которые предназначены для управления вихревыми тепловыми генераторами.
Самым современным оборудованием являются контроллеры-оптимизаторы «ЭнерджиСейвер» серии ESM. Они обладают скоростью реакции на изменение нагрузки, которая в 10 000 раз выше (!), и точностью управления, которая в 100 раз выше (!), чем устройства предыдущих поколений. Кроме того, они имеют интеллектуальную систему автоматической настройки и возможность programмирования прибора с компьютера.
Контроллеры «ЭнерджиСейвер» представляют собой отличную альтернативу частотно-регулируемым приводам двигателя в случаях, когда изменение скорости вращения электропривода не требуется или не является обязательным. Они могут помочь сократить расходы на электроэнергию и увеличить срок службы оборудования. Большой спектр возможностей контроллеров-оптимизаторов делает их универсальными решениями для многих областей промышленности и сельского хозяйства.
Фото: freepik.com