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.

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.

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.

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.

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.

Системы автоматизированного управления электроприводами имеют как свои достоинства, так и определенные ограничения. Одним из примеров контроллеров-оптимизаторов являются технологии "ЭнерджиСейвер". При использовании таких контроллеров возможны следующие преимущества:

• Быстрая реакция на изменения напряжения, поступающего на двигатель. Это обеспечивает эффективную работу устройства даже при быстро меняющихся нагрузках.
• Существенное снижение расхода потребляемой электроэнергии (до 30-40%).
• Минимизация реактивной нагрузки на сеть.
• Повышение коэффициента мощности привода.
• Улучшение КПД двигателя.
• Оптимальное соотношение цены и качества изделия.
• Уменьшение затрат на конденсаторные компенсирующие устройства.
• Увеличение срока службы оборудования.
• Уменьшение нагрева, вибрации и шума повышают экологичность производства.

Однако, следует учесть, что невозможно использовать контроллер "ЭнерджиСейвер" в тех 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