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.
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.
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.
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"
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