Контроллеры «ЭнерджиСейвер» — альтернатива частотно-регулируемому приводу и устройствам плавного пуска
Электрические машины, используемые в технологических механизмах, приводятся в действие за счет превращения электрической энергии в механическую энергию. Электрические машины могут быть синхронными или асинхронными в зависимости от того, совпадает ли частота вращения магнитного поля с частотой вращения ротора. В случае синхронных машин это так, а в случае асинхронных - нет.
Для более эффективного управления асинхронными электроприводами и оптимизации их работы, используются различные устройства. Одним из таких устройств является частотный преобразователь, который регулирует скорость вращения мотора. Также используются устройства плавного пуска.
В настоящее время существуют более новые и эффективные контроллеры-оптимизаторы, которые позволяют получить максимальную эффективность работы электропривода.
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.
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.
Оптимальное использование энергии при работе приводов, которые не требуют изменения скорости вращения двигателя, обеспечивает контроллер под названием "ЭнерджиСейвер". Это устройство обеспечивает мягкий старт с возможностью коррекции коэффициента мощности при эксплуатации электродвигателей и является регулятором напряжения питания. "ЭнерджиСейвер" обеспечивает полный контроль двигателя во время его запуска и работы, а также защищает привод от перегрузки, повышенного и пониженного напряжения, обрыва фаз или их нарушения.
Контроллеры "ЭнерджиСейвер" имеют специальные цепи, которые позволяют контролировать изменения нагрузки в каждый момент времени. Это позволяет им стартовать энергопотребляющие двигатели, которые обладают тяжелыми и очень тяжелыми пусковыми режимами, которые не могут быть обеспечены обычными устройствами плавного пуска.
"ЭнерджиСейвер" измеряет фазовый сдвиг между напряжением и током и согласует механический момент, который создается электродвигателем, с механическим моментом нагрузки на валу, регулируя напряжение на клеммах электродвигателя. Это устройство является самодостаточным и не требует дополнительных компонентов для своей работы. Его главное преимущество заключается в относительно низкой стоимости.
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.
Контроллеры «ЭнерджиСейвер» являются универсальным решением для управления работой агрегатов в различных отраслях. Они широко используются в сельском хозяйстве, промышленности и сфере ЖКХ. Наиболее частое применение контроллеров можно наблюдать на вентиляторах, дробилках, мельницах, лебедках, ленточных транспортерах, крутильных машинах, дерево- и металлообрабатывающих станках.
Решение задач, связанных с работой тех или иных агрегатов, является одним из главных достоинств контроллеров «ЭнерджиСейвер». Например, они могут обеспечить плавный разгон центрифуги, исключить перегрузку кронштейнов при запуске мешалки, нейтрализовать ударные волны в трубопроводах при запуске и остановке двигателей насосов, а также предотвратить разрыв проволоки волочильного станка и многое другое.
Контроллеры «ЭнерджиСейвер» предлагают большой выбор устройств, которые отличаются по степени защиты оболочки (IP20, IP54), климатическому исполнению (УХЛ1, УХЛ4) и мощности (5,5–400 кВт). Кроме того, доступны контроллеры серии VTG, которые предназначены для управления вихревыми тепловыми генераторами.
Одним из наиболее современных устройств являются контроллеры-оптимизаторы серии ESM. В них скорость реакции на изменение нагрузки в 10 000 раз(!) выше, а точность управления в 100 раз(!) выше, чем у устройств предыдущих поколений. Они также отличаются интеллектуальной системой автоматической настройки и возможностью программирования устройства с компьютера.
В целом, контроллеры «ЭнерджиСейвер» предоставляют отличную альтернативу частотно-регулируемым приводам двигателей в тех случаях, когда скорость вращения электропривода изменять невозможно или не требуется. Они также могут обеспечить экономию электроэнергии и продлить срок службы оборудования. Широкий спектр применения контроллеров-оптимизаторов делает их универсальным решением для многих отраслей народного хозяйства.
Фото: freepik.com