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.
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.
Повышение эффективности работы приводов, не требующих изменения числа оборотов двигателя, может быть достигнуто благодаря применению контроллера «ЭнерджиСейвер», который способен обеспечить максимальное энергосбережение и функцию корректировки коэффициента мощности. Это компактное оборудование представляет собой регулятор напряжения питания электродвигателя, обеспечивая контроль за двигателем, как при его запуске, так и при работе. Кроме этого, данный контроллер-оптимизатор может защитить привод от повышенного или пониженного напряжения, перегрузок, обрыва фаз или их нарушения чередования.
Особенностью контроллеров «ЭнерджиСейвер» являются следящие цепи, которые позволяют контроллерам регистрировать изменения нагрузки в каждый конкретный момент времени. Это особенно важно для запуска электроприводов, которые характеризуются тяжелыми пусковыми режимами. В отличие от обычных УПП, «ЭнерджиСейвер» способен обеспечить номинальный запуск электроприводов.
Дополнительным преимуществом контроллера «ЭнерджиСейвер» является его способность измерять фазовый сдвиг между напряжением и током, согласуя механический момент, развиваемый электродвигателем, с механическим моментом нагрузки на валу. Это достигается путем повышения или понижения напряжения на клеммах электродвигателя. Более того, контроллер «ЭнерджиСейвер» является функционально завершенным устройством, не требующим подключения дополнительного оборудования, и при этом имеет относительно невысокую стоимость.
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.
Высокие скорости реагирования, снижение расходов на электроэнергию и снижение влияния реактивной нагрузки на сеть - все это возможно благодаря применению контроллеров оптимизаторов, таких как «ЭнерджиСейвер». Отличительным преимуществом таких контроллеров является максимальная эффективность работы при быстро меняющихся нагрузках.
Помимо этого, использование контроллеров оптимизаторов также улучшает коэффициент мощности привода, повышает КПД двигателя, снижает затраты на конденсаторные компенсирующие устройства, увеличивает срок службы оборудования и, что не менее важно, уменьшает нагрев, вибрацию и шум, что способствует повышению экологичности производства.
Однако следует учитывать, что у обозначенных контроллеров имеется одно ограничение – их невозможно использовать в 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