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»

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.

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