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.
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.
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