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.
Частотный преобразователь в модернизации электропривода
Одним из вариантов решения проблем, связанных с управлением электроприводом, является использование преобразователя однофазного или трехфазного электрического тока. Этот преобразователь изменяет частоту сетевого тока 50 Гц на переменную частоту и подходящую амплитуду.
Такая модернизация электропривода позволяет существенно снизить затраты на энергоресурсы, обеспечивает нужный пусковой момент, мягкий запуск двигателя, стабилизацию скорости при изменении нагрузки и высокую точность регулирования. Применение частотного преобразователя также увеличивает ресурс оборудования.
Но следует учитывать недостатки такой системы управления электроприводом, например, ее высокую стоимость и возможность создания помех. Кроме того, не всегда возможно использовать частотное регулирование в контексте 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.
Как работает контроллер "ЭнерджиСейвер"
Одной из важных задач на сегодняшний день является экономия электроэнергии. Контроллер-оптимизатор асинхронных электрических двигателей "ЭнерджиСейвер" способен помочь в решении этой задачи, ибо он позволяет экономить энергию, которая потребляется двигателем при работе на пониженных нагрузках. Данное устройство находит применение в случаях, когда изменение скорости вращения двигателя не требуется.
Одной из главных функций "ЭнерджиСейвера" является контроль нагрузки на валу двигателя. Устройство сопоставляет эту нагрузку с мощностью двигателя, и в случае необходимости меняет напряжение на его контактах, не изменяя при этом частоту вращения привода. Таким образом, удается снизить потребление энергии и повысить коэффициент мощности. Для этого используются схемы встречно-параллельно включенных тиристоров (управляемых диодов), которые используются в устройствах плавного пуска.
Как работает регулирование напряжения? При подаче управляющего импульса тиристор открывается, а при переходе тока через ноль закрывается. Напряжение на выходе изменяется в зависимости от периода задержки открытия тиристора. При таком регулировании напряжения "отбор" мощности из питающей сети прекращается, когда полупроводниковые переходы тиристоров закрыты. "ЭнерджиСейвер" является идеальным решением для двигателей, работающих в режиме динамичных нагрузок, поскольку время реакции контроллера на изменения нагрузки не превышает сотой доли секунды.
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