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.

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.

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»

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.

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.

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