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.

Методы контроля электроприводом

В настоящее время в мире около 90% промышленных электроприводов работают на базе асинхронных двигателей благодаря их простоте изготовления, высокой надежности, низкой стоимости и минимальным эксплуатационным расходам.

Асинхронная электрическая машина, состоящая из ротора и статора, разделенных воздушным зазором, активная часть которых состоит из сердечника и обмотки, может нести некоторые недостатки, такие как:

• Высокий пусковой ток, который ведет к износу изоляции обмоток, повреждению контактов и повышенной нагрузке на питающую сеть. Вследствие этого необходимо иметь повышенную номинальную мощность электросетей, что является значительным финансовым затратами.
• Невозможность согласования механического момента на валу привода с механической нагрузкой в процессе пуска и работы, что, в свою очередь, существенно сокращает срок службы двигателя.
• Творение электромагнитных помех при запуске.
• Сложность точной регулировки скорости работы машины.
• Ограничение максимальной скорости двигателя частотой сети.
• Иногда, из-за недостаточной загрузки в циклическом режиме, электрический привод в большинстве случаев работает в режиме холостого хода, что приводит к нерациональному расходу электроэнергии.

Для устранения этих недостатков, связанных с работой электрических машин, были разработаны специальные электронные устройства, которые решают многие из этих проблем.

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.

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 представляют собой набор оборудования и программных средств, используемых для автоматического управления работой электродвигателей. Контроллеры «ЭнерджиСейвер» – одно из таких решений, которые помогают увеличить эффективность работы системы управления.

Принцип работы контроллеров "ЭнерджиСейвер" определяет их достоинства и недостатки. Но к числу основных преимуществ контроллеров-оптимизаторов можно отнести следующее:

• Быструю скорость реагирования на изменения напряжения, подаваемого на двигатель (что обеспечивает эффективную работу контроллера даже при быстро меняющихся нагрузках).
• Значительное снижение расхода электроэнергии (до 30–40%).
• Уменьшение влияния реактивной нагрузки на сеть.
• Повышение коэффициента мощности привода.
• Увеличение КПД двигателя.
• Оптимальное соотношение потребительских свойств изделия и его стоимости.
• Снижение затрат на конденсаторные компенсирующие устройства.
• Увеличение срока службы оборудования.
• Повышение экологичности производства за счет уменьшения нагрева, вибрации и шума.

Единственным ограничением контроллера «ЭнерджиСейвер» является то, что он неприменим в тех случаях, когда 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