Плавний пуск Motortronics VMX-SGY-101-4-01 17А 7,5кВт

SYNERGY Инновации в технологии плавного пуска для управления двигателем

Электродвигатели потребляют до 65% всей выработанной электроэнергии и на первый план выходят задачи по энергосбережению. Электродвигатели имеют номинальный КПД при полной нагрузке, но КПД падает если нагрузка уменьшается.

iERS – intelligent Energy Recovery System – Специально разработанный алгоритм энергосбережения для двигателей работающих с фиксированной скоростью.

iERS - это технология, которая контролирует напряжение, ток и коэффициент мощности во время запуска двигателя, а затем использует эту информацию для обеспечения эффективной работы двигателя при любых условиях нагрузки. Моторный контроллер энергосбережения постоянно корректирует напряжение/ток подаваемый на двигатель и обеспечивает наиболее эффективный алгоритм управления для двигателя в соответствии с нагрузкой.

42 предварительно запрограммированные профиля (насос, вентилятор, компрессор и т.д.) позволяет настроить устройство за менее чем за 1 минуту, в то время как для настройки аналогичных устройств конкурентов необходимо от 60 до 120 минут

iERS (intelligent energy recovery systems)

С ростом стоимости электроэнергии решения, предлагающие экономию энергии, становятся все более важными. Чтобы помочь предприятиям сократить потребление электроэнергии, компания Motortronics (Fairford) разработала ряд энергосберегающих продуктов.

Подавляющее большинство используемых сегодня электродвигателей - это асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, которые работают на постоянной скорости. Энергосберегающая система Motortronics (Fairford) работает за счет снижения тока и потерь в стали двигателя, не работающего при полной нагрузке. Экономия энергии будет зависеть от ряда факторов, включая КПД двигателя и нагрузку.

iERS - это технология, которая контролирует напряжение, ток и коэффициент мощности во время запуска двигателя, а затем использует эту информацию для обеспечения эффективной работы двигателя при любых условиях нагрузки.

При работе с полной нагрузкой 3-фазный асинхронный имеет достаточно высокий КПД, порядка 85-95%.

Однако, как видно из графика КПД двигателя резко падает, когда нагрузка падает ниже 50% от номинальной мощности.

На самом деле, очень немногие двигатели действительно работают в режиме полной номинальной мощности, подавляющее большинство работает при значительно более низких нагрузках, из-за завышенной номинальной мощности при выборе двигателя (очень частая ситуация) или естественных колебаний нагрузки.

Однако, при небольших нагрузках асинхронные двигатели всегда имеют избыточный магнитный поток, что приводит к снижению КПД и коэффициента мощности.

Устройство плавного пуска с функцией оптимизации энергопотребления изменяет работу двигателя. Функция оптимизации энергии снижает напряжение подаваемое на двигатель, таким образом двигатель потребляет лишь ту часть энергии которая необходима для поддержания крутящего момента для существующей нагрузки на валу (момент нагрузки пропорционален квадрату напряжения).

Путем определения нагрузки в любой момент и соответствующей регулировке напряжения на клеммах двигателя можно сэкономить часть энергии возбуждения и электрических потерь, а также улучшить коэффициент мощности двигателя, когда двигатель работает неэффективно при небольших нагрузках.

Когда двигатель работает в номинальном режиме, рабочая точка двигателя на кривой тока равна значению A, если нагрузка падает, двигатель немного ускоряется, ток уменьшается, и рабочая точка перемещается вдоль кривой к точке B. Поскольку крутящий момент, создаваемый двигателем, пропорционален квадрату приложенного напряжения, понижение напряжения на клеммах уменьшает крутящий момент.

Если пониженное напряжение выбрано правильно, рабочая точка при сниженном крутящем моменте становится точкой A’. Уменьшая питающее напряжение подаваемое на двигатель, можно сказать, что он был фактически «заменен» на двигатель с более низкой номинальной выходной мощностью.

Благодаря уменьшению избыточного потока двигателя коэффициент мощности поддерживается на наиболее подходящем значении для каждого состояния нагрузки, что, в свою очередь, снижает реактивную составляющую. Это приведет к значительному снижению потребления реактивной мощности, что также снизит потребляемую мощность из сети.

Управление коэффициентом мощности контроллером QFE не влияет на рабочие характеристики двигателя и не уменьшает его способность реагировать на изменения нагрузки. Управление представляет собой чисто электрическую функцию, которая обеспечивает постоянную подачу двигателем требуемого крутящего момента, но позволяет получать только точную величину тока намагничивания, необходимую для поддержания этого выходного крутящего момента. Без этой функции двигатель будет потреблять максимальный ток намагничивания независимо от нагрузки, менее сложные системы плавного пуска сохраняют полную подачу питающего напряжения на двигатель независимо от состояния нагрузки.

Дополнительные преимущества системы оптимизации энергопотребления на практике. Обычно выбирают стандартный двигатель с номинальной мощностью, несколько превышающей максимальную потребность в ведомой нагрузке. двигатель, выбранный для любого конкретного применения, почти наверняка будет переоценен только по этой причине и следовательно, когда двигатель работает номинальном напряжении это позволяет экономить энергию даже при полной нагрузке.

Приложения, которые обычно хорошо подходят для функции iERS, включают: Домкраты для насосов, литьевые машины, миксеры, пилы, прокатные станы, дробилки, гидравлические насосы, измельтичели, конвейеры, компрессоры и вертикальные транспортные системы. Чтобы получить более точную цифру сэкономленной энергии, необходимо детально изучить каждый отдельный случай с учетом следующих переменных;

• • Номинальная мощность двигателя,
• • Характер нагрузки, рабочий цикл,
• • Напряжение питания двигателя (в этом случае необходимо выбирать участок с наиболее высоким напряжением, т.к. обмотки двигателя находятся под избыточным напряжением и система оптимизации сможет понизить уровень напряжения, кроме того, уменьшение тепловых потерь в кабеле за счет уменьшения напряжения)

Основные критерии при оценке максимального уровня энергосбережения -

• • 3-фазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором,
• • Питание: от 380 до 440 В, 50 Гц
• • Напряжение питания больше мин. рабочего напряжение на паспортной табличке двигателя (описано выше)
• • Эксплуатация при 30% от номинальной полной нагрузки

Рассмотрим действие iERS технологии на примере асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с номинальной мощностью 90 кВт, который работает на 100 % от полной нагрузки.

Используя энергетическую диаграмму асинхронного двигателя, рассмотрим детально потери в двигателе:

1. Тепловые потери в обмотках – пропорциональны квадрату тока и зависят исключительно от нагрузки. Потери в обмотках статора и ротора обычно составляет около 47% от потерь при полной нагрузке - 46,58% от 8,91 кВт = 4,15 кВт
2. Механические потери, а также добавочные потери – потери на трение в подшипниках, на трение воздуха, на работу вентилятора, добавочные потери обусловлены зубчатостью ротора и статора, вихревыми токами в различных конструктивных узлах двигателя. Комбинация механических и добавочных потерь в двигателе составляет обычно около 20% от потерь при полной нагрузке 20,1% из 8,91 кВт = 1,79 кВт.
3. Потери в стали - Потери при возбуждении / намагничивании постоянны для любого двигателя независимо от нагрузки. Обычно около 33% потерь при полной нагрузке - 33,31% из 8,91 кВт = 2,97 кВт.

Рассмотрим, как измениться энергетическая диаграмма асинхронного двигателя мощностью 90 кВт при работе с устройством плавного пуска Fairford с системой оптимизации энергопотребления.

Как измениться энергетическая диаграмма потерь в двигателе:

1. Тепловые потери – пропорциональны квадрату тока и зависят исключительно от нагрузки. Потери в обмотках статора и ротора обычно составляет около 10% от потерь при полной нагрузке – 9,68% от 8,91 кВт = 0,89 кВт, однако тепловые потери в статоре будут уменьшены из-за уменьшения тока и теперь эта цифра станет около 0,66 кВт
2. Механические потери, а также добавочные потери – потери на трение в подшипниках, на трение воздуха на работу вентилятора, добавочные потери обусловлены зубчатостью ротора и статора, вихревыми токами в различных конструктивных узлах двигателя. Комбинация механических и добавочных потерь в двигателе составляет обычно около 14% от потерь при полной нагрузке 13,52% из 8,91 кВт = 1,2 кВт. Останутся неизменными.
3. Механические потери, а также добавочные потери – потери на трение в подшипниках, на трение воздуха на работу вентилятора, добавочные потери обусловлены зубчатостью ротора и статора, вихревыми токами в различных конструктивных узлах двигателя. Комбинация механических и добавочных потерь в двигателе составляет обычно около 14% от потерь при полной нагрузке 13,52% из 8,91 кВт = 1,2 кВт. Останутся неизменными.

Таким образом общий КПД двигателя будет составлять 85 %, а общая величина потерь уменьшится до 3,3 кВт, система оптимизации энергопотребления будет экономить 1,7 кВт в час. Кроме того, во время работы системы оптимизации энергопотребления двигателя уменьшается температура обмоток двигателя, с уменьшением температуры обмоток двигателя на 10 градусов Цельсия, увеличивается срок службы двигателя в два раза.

Выгоды для производства:

• • энергосберегающий продукт,
• • уменьшает дорогостоящий ремонт оборудования
• • уменьшает поломки вспомогательных компонентов (ремни, шестерни, контакторы)
• • экологический эффект (уменьшение вредных выбросов в атмосферу).