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.
В современном мире более 90% промышленных электроприводов функционируют на основе асинхронных двигателей. Они характеризуются простотой производства, высокой надежностью, низкой стоимостью и минимальными эксплуатационными расходами. Асинхронная электрическая машина состоит из ротора (вращающейся части) и статора (неподвижной части), которые разделяются воздушным зазором. Сердечник и обмотки являются активными частями механизма, а остальные элементы выполняют конструктивные функции.
Тем не менее, у асинхронных двигателей также есть некоторые недостатки. Один из них заключается в высоком пусковом токе, который приводит к износу изоляции обмоток, повреждению контактов и увеличению нагрузки на питающую сеть. Это потребует повышенной номинальной мощности электросетей и значительных денежных затрат.
Другой недостаток заключается в том, что асинхронные двигатели не могут согласовать механический момент на валу привода с механической нагрузкой в момент пуска и в процессе работы. Это приводит к уменьшению срока службы двигателя.
Кроме того, в момент запуска асинхронный двигатель создает электромагнитные помехи, а точная регулировка скорости работы машины оказывается сложной. Ограничение максимальной скорости двигателя частотой сети является еще одним ограничением, а низкий коэффициент загрузки в циклическом режиме может привести к неэффективному использованию электроэнергии.
В целях устранения вышеперечисленных недостатков разработали специальные электронные устройства, которые помогают управлять электроприводом даже в условиях больших нагрузок и сложных рабочих режимов.
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.
Использование устройств плавного пуска (УПП) является важным условием для снижения механической нагрузки на электропривод во время запуска и разгона двигателя. Это устройство также позволяет ограничить пусковой ток и уменьшить его влияние на привод. Главное преимущество УПП заключается в возможности контроля скорости повышения пускового тока в течение определенного времени.
Применение устройства плавного пуска предусматривает использование дополнительных устройств, таких как автоматические выключатели, которые должны соответствовать типу и номиналу, рекомендуемым производителем. Аналогично применению преобразователя частоты, правильный выбор этих устройств максимизирует эффективность работы всей системы.
Однако обычные УПП не подходят для управления электроприводом с большой нагрузкой на валу, поскольку уменьшение начального напряжения может снизить пусковой момент. Без мониторинга нагрузки это может привести к тому, что механический момент двигателя будет меньше тормозящего момента нагрузки, что приведет к тому, что двигатель не запустится.
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.
Контроллеры «ЭнерджиСейвер» являются универсальным решением для управления работой агрегатов в различных отраслях. Они широко используются в сельском хозяйстве, промышленности и сфере ЖКХ. Наиболее частое применение контроллеров можно наблюдать на вентиляторах, дробилках, мельницах, лебедках, ленточных транспортерах, крутильных машинах, дерево- и металлообрабатывающих станках.
Решение задач, связанных с работой тех или иных агрегатов, является одним из главных достоинств контроллеров «ЭнерджиСейвер». Например, они могут обеспечить плавный разгон центрифуги, исключить перегрузку кронштейнов при запуске мешалки, нейтрализовать ударные волны в трубопроводах при запуске и остановке двигателей насосов, а также предотвратить разрыв проволоки волочильного станка и многое другое.
Контроллеры «ЭнерджиСейвер» предлагают большой выбор устройств, которые отличаются по степени защиты оболочки (IP20, IP54), климатическому исполнению (УХЛ1, УХЛ4) и мощности (5,5–400 кВт). Кроме того, доступны контроллеры серии VTG, которые предназначены для управления вихревыми тепловыми генераторами.
Одним из наиболее современных устройств являются контроллеры-оптимизаторы серии ESM. В них скорость реакции на изменение нагрузки в 10 000 раз(!) выше, а точность управления в 100 раз(!) выше, чем у устройств предыдущих поколений. Они также отличаются интеллектуальной системой автоматической настройки и возможностью программирования устройства с компьютера.
В целом, контроллеры «ЭнерджиСейвер» предоставляют отличную альтернативу частотно-регулируемым приводам двигателей в тех случаях, когда скорость вращения электропривода изменять невозможно или не требуется. Они также могут обеспечить экономию электроэнергии и продлить срок службы оборудования. Широкий спектр применения контроллеров-оптимизаторов делает их универсальным решением для многих отраслей народного хозяйства.
Фото: freepik.com