Не секрет, что в России значительная часть производств нуждается в модернизации. В современных условиях предприятиям приходится находить более экономичные и менее затратные технологии. Одной из основных статей затрат является расход электроэнергии. Электроэнергия с каждым годом дорожает, и тем самым играет всё большую роль в себестоимости конечного продукта производства. Поэтому всё чаще возникает вопрос — Как можно уменьшить энергозатраты на имеющемся производстве?
Основным потребителем электроэнергии на промышленных предприятиях является электродвигатель. Он присутствует в станках, в крановом оборудовании, в различных системах вентиляции, в водораспределительных сетях и т.п.. Согласно статистических данных доля энергопотребления в промышленности, приходящаяся на электродвигатель доходит до 60%. Следовательно, необходимо обеспечить энергосбережение именно в этом направлении!
Преобразование энергии в асинхронном двигателе, как и в других электрических машинах, связано с потерями энергии. Потери делятся на: механические, магнитные и электрические.
Мощность электрических потерь в роторе пропорциональна скольжению. Поэтому работа асинхронного двигателя более экономична при малых скольжениях. Применения устройств обеспечивающих плавный пуск УПП (устройства плавного пуска) и ПЧ (преобразователь частоты) позволяет добиться существенного снижения энергопотерь
УПП используются в случаях, когда необходимо обеспечить только плавный старт и остановку двигателя. Если при этом необходимо ещё и регулировать частоту вращения двигателя то применяют ПЧ
Как возникают энергопотери? Как только двигатель заработал, возникают следующие потери. Полезная энергия, затрачивается на вращение вала, остальная уходит на тепловыделение, шум и вибрацию. Чем выше тепловыделение, шум и вибрация, тем выше непроизводственные потери и меньше срок службы электродвигателя.
Почему самый большой потребитель электроэнергии так неэффективен? Потому что конструктивно асинхронные двигатели производятся по давно наработанным схемам, а себестоимость их производства отработана до мелочей. При этом приходится жертвовать энергозатратной частью данного изделия. Основные составляющие энергозатратности: выбор с запасом двигателя большей мощности на этапе проектирования, а также переменный рабочий цикл в процессе эксплуатации.
Какие электрические проблемы могут возникать в двигателе? Высокий пусковой ток, падение напряжения, проблемы при массовом включении электродвигателей, неэффективность при частичной нагрузке. Все это уменьшает срок службы оборудования (из-за высоких пусковых токов).
Механические проблемы: Высокий пусковой момент, ударные нагрузки на вал, резкое ускорение других устройств работающих в связке с двигателем, уже существующий износ различных деталей самого двигателя. Как следствие увеличивается число поломок и стоимости обслуживания.
Почему мы используем асинхронные двигатели? Низкая цена, высокая надежность, невысокая стоимость обслуживания, простота установки, широкая распространенность.
Перечисленные проблемы можно решить с помощью УПП и ПЧ. Если контролировать двигатель во время старта, его работы и остановки.
УПП Astat и ПЧ VAT позволяют полностью контролировать работу двигателя. В электротехнической продукции, производимой General Electric (GE), традиционно уделяется внимание высокому качеству оборудования и передовым технологиям.
Устройства описываемых серий обеспечивают плавный старт, регулировку и остановку двигателя. При этом обеспечивается соответствие момента двигателя моменту нагрузки. Точный контроль тока двигателя ведёт к оптимизации потребления мощности. Как следствие достигается снижение тепловыделения, шума, вибраций. Помимо этого в ПЧ VAT 2000 /300 есть специальная технология «мягкий шум» позволяющая электронным способом снизить шумовую нагрузку от двигателей в помещении предприятия. Кроме того во всех УПП Astat имеется наличие встроенного байпаса, который позволяет при выведении двигателя на рабочий режим отключить электронную схему через контактор. Тем самым обеспечивается больший срок службы УПП и при этом экономится электроэнергия.
Преимущества УПП и ПЧ: понижает пусковой ток, улучшает стабильность питания, позволяет подключить к питанию больше оборудования, увеличивает ресурс двигателя, понижает пусковой момент.
Увеличивает ресурс трансмиссии, уменьшает время на обслуживание, а также позволяет управлять включением дополнительных двигателей. Например: VAT 2000 может контролировать работу до 6 двигателей одновременно.
Экономический эффект достигаемый за счёт использования УПП и ПЧ это: экономия электроэнергии за счёт снижения потерь, улучшение коэффициента мощности, уменьшение стоимости обслуживания.
увеличение срока службы двигателя
Классический прямой пук без использования УПП и ПЧ. При прямом пуске асинхронного двигателя основными проблемами являются высокий пусковой ток и большой крутящий момент, достигающий 150-200% номинального во время первых секунд после пуска. Из-за больших ударных нагрузок снижается срок эксплуатации двигателя.
Использование устройств плавного пуска либо преобразователя частоты позволяет значительно снизить пусковой ток. Что позитивно сказывается не только на самом двигателе, но и на соседних потребителях электроэнергии. Плавный пуск позволяет также увеличить срок службы кинематической части двигателя и в конечном итоге позволяет повысить время наработки на отказ всего комплекса оборудования.
Достоинства применения УПП и ПЧ от General Electric (GE), являются увеличивающийся срок службы за счёт уменьшения ударных нагрузок на кинематику и снижения пусковых токов. Широкие возможности по их управлению: регулирование скорости, времени старта останова, напряжение старта останова, дистанционное управление по локальной сети и многие другие достоинства. Благодаря снижению пусковых токов уменьшается влияния на второстепенные цепи, сохраняется работоспособность сопутствующих устройств автоматов защиты, контакторов и т.п. .
Устройства плавного пуска серий Astat
Все УПП со встроенным байпасом. При выведении двигателя на рабочий режим включается байпасная схема, что позволяет:
- экономить электроэнергию
- значительно увеличить срок службы УПП
Основные особенности Astat S до 55 кВт (Iном до 58А)
- Номинальные напряжения до 600В.
- Компактный корпус небольшого размера.
- Монтаж на направляющую DIN. В качестве опции: от 31A.
-
Простейшее управление с помощью 3 элементов управления.
Astat Plus до 850 кВт Iном до 1677А
- Рабочее напряжение до 500В.
- Встроенная цифровая панель оператора.
- Протоколы связи ASСII и Modbus RTU.
- Опциональные внешние модули связи ProfibusDP и DeviceNet.
Преобразователи частоты серии VAT
VAT 20
— Мощность от 0,2 до 2,2 кВт;
— 1ф/3ф 200В -240В;
— 3ф 380В -480В.
- • Встроенный пульт и дисплей.
• Класс защиты IP20 или IP65.
• Встроенный ЭМС фильтр для заводских условий (класс A).
• Возможность установки на DIN-рейку.
• Выходная частота от 0-200 Гц.
• Перегрузочная способность 150% до 60 сек.
• Диапазон температур от -10 до +50°С.
• Влажность от 0 до 95% без конденсации.
•
Защитные функции: ограничение по току и напряжению, защита разблокировки ротора.• Сообщения об ошибках: Перегрузка, Превышение напряжения Недостаточное напряжение, Просадка напряжения, Внешнее короткое замыкание, замыкание на землю и перегрев.
• Запись последних трех ошибок в память.
• Компактный и простой в эксплуатации частотный преобразователь. Высокая степень защиты IP 65.
• Универсальный малогабаритный ПЧ для широкого применения.
VAT 200
— 1ф 200-240В; от 0,4 до 2,2 кВт;
— 3ф 200-240В; от 0,4 до 7,5 кВт;
— 3ф 380-480В; от 0,75 до 55 кВт.
- • Диапазон регулирования частоты от 0 до 650Гц.
• Компактный размер.
•
Встроенная съемная светодиодная клавиатура.• Бессенсорное векторное управление напряжением и частотой с возможность выбора.
• Встроенный протокол связи Modbus RTU.
• Возможность использования связи DeviceNet, ProfibusDP.
• Встроенные ЭМС фильтры.
• Встроенная модуль динамического торможения до 15 кВт.
• Простой запуск и настройка с помощью персонального компьютера или клавиатуры.
• Развитая система программирования и управления приводом с помощью встроенных функций ПЛК.
• Самое широкое применение в диапазонах мощностей до 55 кВт.
• Встроенная функция динамического торможения до 15 кВт.
• Развитая система программирования. Наличие ПИД-контроллера.
• Встроенный протокол связи Modbus RTU.
VAT 2000
— 1ф 200-230В; от 0,4 до 45 кВт;
— 3ф 380-460В; от 0,4 до 370 кВт.
- • Векторное управление в разомкнутом контуре регулирования.
• Высокоэффективное сенсорное векторное управление.
• V/F, улучшенное управление моментом.
• Управление двигателем с постоянными магнитами.
• Автонастройка.
• Мягкий шум.
• ПИД регулирование.
• Управление несколькими насосами.
• Работа по запрограммируемому циклу.
• Программируемые значения скорости..
• Функция продольного перемещения.
• Пропуск частоты.
• Управление соотношением скоростей.
• Разгон формы «S».
• Возможности связи: встроенный порт RS485, Опциональный интерфейс Profibus DP.
VAT 300 от 0,4 до 475 кВт
Продолжение модели VAT 2000 с новыми дополнительными возможностями по функциям и характеристикам.
• Встроенный модуль динамического торможения в приводах до 22 кВт.
• Встроенный ПЛК контроллер.
• ПИД регулирование.
• Управление несколькими насосами.
• Возможности связи ModBus, ProfibusDP, DeviceNet, CANopen, CC-Link.
• Многоязычный интерфейс.
• Версия для лифтового применения — VAT300L.
• Соответствует директиве RoHS.
• Высокая производительность.
• Экологичность — пластиковые компоненты не содержат вредных диоксинов.
Александр Сильнов,
ООО «Джи и Индастри»
