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.

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"

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.

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