Контроллеры «ЭнерджиСейвер» — альтернатива частотно-регулируемому приводу и устройствам плавного пуска
Электрические машины выполняют важную функцию преобразования электрической энергии в механическую, запуская технологические механизмы. В зависимости от принципа действия, электрические машины бывают синхронными, в которых частота вращения магнитного поля соответствует скорости вращения ротора и асинхронными, в которых скорость вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля.
Для регулирования работы асинхронных электроприводов и повышения их эффективности применяются различные инструменты, такие как частотные преобразователи, устройства плавного пуска, а также более современные и эффективные контроллеры-оптимизаторы, которые обсудим далее.
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.
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.
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 представляют собой набор оборудования и программных средств, используемых для автоматического управления работой электродвигателей. Контроллеры «ЭнерджиСейвер» – одно из таких решений, которые помогают увеличить эффективность работы системы управления.
Принцип работы контроллеров "ЭнерджиСейвер" определяет их достоинства и недостатки. Но к числу основных преимуществ контроллеров-оптимизаторов можно отнести следующее:
- Быструю скорость реагирования на изменения напряжения, подаваемого на двигатель (что обеспечивает эффективную работу контроллера даже при быстро меняющихся нагрузках).
- Значительное снижение расхода электроэнергии (до 30–40%).
- Уменьшение влияния реактивной нагрузки на сеть.
- Повышение коэффициента мощности привода.
- Увеличение КПД двигателя.
- Оптимальное соотношение потребительских свойств изделия и его стоимости.
- Снижение затрат на конденсаторные компенсирующие устройства.
- Увеличение срока службы оборудования.
- Повышение экологичности производства за счет уменьшения нагрева, вибрации и шума.
Единственным ограничением контроллера «ЭнерджиСейвер» является то, что он неприменим в тех случаях, когда 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