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.
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.
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»
Контроллер-оптимизатор асинхронных электрических двигателей «ЭнерджиСейвер» позволяет сокращать потребление электроэнергии двигателем на пониженных нагрузках. Оборудование наиболее эффективно в случае, когда не требуется изменять скорость вращения двигателя.
Устройство контролирует нагрузку на валу двигателя, а затем сравнивает ее с мощностью двигателя. Если нужно, контроллер изменяет напряжение на контактах двигателя. При этом скорость вращения остается прежней. В результате уменьшаются потери энергии, а коэффициент мощности повышается.
За счет использования схем с встречно-параллельно включенными тиристорами (управляемыми диодами), контроллер обеспечивает снижение напряжения.
Процесс регулирования напряжения происходит следующим образом. При подаче управляющего импульса тиристоры открываются, а при переходе тока через ноль закрываются. Напряжение на выходе изменяется в соответствии с изменением периода задержки открытия тиристора. При данном способе регулирования напряжения «отбор» мощности из питающей сети прекращается в те периоды, когда переходы тиристоров закрыты.
Контроллер «ЭнерджиСейвер» является лучшим выбором для двигателей, работающих в условиях динамично меняющихся нагрузок благодаря достаточно быстрой реакции контроллера на изменения в работе двигателя, не превышающей сотой доли секунды.
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