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.
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.
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"
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.
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