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.
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.
Устройства плавного пуска – это специальные устройства, предназначенные для обеспечения плавного запуска и разгона двигателя. Они также позволяют уменьшить пусковой ток и снизить нагрузку на привод в момент его запуска. Одним из главных преимуществ использования устройств плавного пуска является возможность ограничения скорости повышения пускового тока до необходимого значения в течение заданного отрезка времени.
Также как и при использовании преобразователя частоты, в случае применения устройства плавного пуска необходимо использовать дополнительное оборудование, включая автоматические выключатели, подобранные с учетом рекомендаций производителя.
Однако, обычные устройства плавного пуска могут быть применены только для управления электроприводом с небольшой нагрузкой на валу, так как в случае снижения начального напряжения пусковой момент будет также снижен. При отсутствии мониторинга нагрузки это может привести к ситуации, когда механический момент, созданный электродвигателем, окажется меньше тормозящего момента нагрузки, что приведет к невозможности запустить электродвигатель.
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.
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.
В различных отраслях сельского хозяйства, промышленности и сфере ЖКХ находят широкое применение контроллеры «ЭнерджиСейвер». Эти устройства могут быть установлены на различных агрегатах и обеспечивают плавный разгон центрифуг, предотвращают перегрузку кронштейнов при запуске мешалок, нейтрализуют ударные волны в трубопроводах при запуске и остановке двигателей насосов, а также предотвращают разрывы проволоки волочильных станков.
Ассортимент контроллеров «ЭнерджиСейвер» включает устройства с различной мощностью (от 5,5 до 400 кВт), отличающиеся степенью защиты оболочки (IP20, IP54) и климатическим исполнением (УХЛ1, УХЛ4). Кроме того, доступны контроллеры серии VTG, которые предназначены для управления вихревыми тепловыми генераторами.
Наиболее современными и инновационными устройствами являются контроллеры-оптимизаторы «ЭнерджиСейвер» серии ESM. Они обладают уникальными характеристиками, такими как скорость реакции на изменение нагрузки в 10 000 раз выше, а точность управления в 100 раз выше, чем в устройствах предыдущих поколений. Кроме того, они оснащены интеллектуальной системой автоматической настройки и возможностью программирования прибора с компьютера.
Контроллеры-оптимизаторы «ЭнерджиСейвер» представляют собой отличную альтернативу частотно-регулируемым приводам двигателя в тех случаях, когда не требуется или невозможно изменить скорость вращения электропривода. Они способны обеспечивать экономию электроэнергии и продлевают срок службы оборудования. В связи с широкой областью их применения, контроллеры-оптимизаторы «ЭнерджиСейвер» считаются универсальным решением во многих сферах народного хозяйства.
Фото: freepik.com