На производстве для реализации многих технологических процессов создаются системы, работающие за счет электропривода, в качестве которого выступает электродвигатель. Их выбирают потому, что техническое обслуживание сведено к минимуму, и они являются стандартными устройствами в механическом плане, которые можно приспособить для выполнения большого количества задач.
Поскольку электродвигатели являются универсальной рабочей силой и могут быть использованы в принципиально разных технических процессах, для которых требуется определенный тип управления, производители не оснащают их регулирующими устройствами в виде реле или частотного преобразователя, что чревато следующими последствиями:
- Перегрев оборудования;
- Вероятность перегорания двигателя увеличивается при скачках электроэнергии;
- Отсутствие контроля за скоростью вращения и поддержанием мощности;
- Увеличивается износ оборудования за счет работы агрегата с неизменной скоростью вращения;
- Скачки давления в системах при изменениях подаваемой электроэнергии;
- Работа установки становится монохромной из-за отсутствия возможности регулировки двигателя, характеризующегося одним режимом функционирования при решении различных задач;
- Уменьшается полезный срок службы сопрягаемых механизмов в условиях излишней эксплуатации;
- Отсутствует автоматическая регулировка и управление;
- При эксплуатации электродвигателя без возможности изменять режим работы, увеличиваются затраты потребляемой электроэнергии;
- «Сухой ход»;
- Отсутствие функций плавного пуска и останова.
Для оптимизации режима работы электродвигателя с точки зрения экономической выгоды рекомендуется использовать частотный преобразователь. Он применяется с синхронным и асинхронным двигателем, автоматически преобразовывая частоту тока с учетом заданных параметров, контролируется скорость рабочего агрегата. С помощью применения частотного преобразователя можно автоматизировать процесс управления и регулировки рабочего агрегата с поддержанием установленных технических параметров и с последующим получением данных о работе системы на пульт управления.
Частотные преобразователи по конструктивным особенностям и способу преобразования тока бывают одноступенчатыми и двухступенчатыми. Одноступенчатый частотник работает только с переменным током. Двухступенчатый ПЧ конвертирует через выпрямитель сетевой ток в постоянный, а через инвертор преобразовывает обратно в переменный. Частотный преобразователь со звеном постоянного тока является более точным и дорогим по сравнению с одноступенчатым.
Для максимизации коэффициента полезного действия, повышения производительности электроагрегата и минимизации потребляемой энергии необходимо правильно подобрать частотный преобразователь по методу управления, разделяющегося на две категории:
- Скалярный метод. Поддерживает на заданном уровне определенный технический параметр (давление, температура и т.п.), регулирует частоту и напряжение, удерживая их в постоянном состоянии вне зависимости от скорости. Частотный преобразователь со скалярным методом управления имеет каскадный режим и может контролировать несколько электродвигателей. Данные ПЧ используются при управлении насосными системами, вентиляторами. С помощью скалярного частотного преобразователя можно контролировать несколько агрегатов, получая экономическую выгоду от экономии электроэнергии и возможности покупки одного ПЧ вместо нескольких.
- Векторный метод. Является более точным, но не имеет каскадного режима. В основе данного метода лежит математическая модель работы двигателя, с помощью которой вычисляется и корректируется его скорость вращения. Векторные частотные преобразователи используются для управления бурильными установками, подъемными механизмами, станками и т.д.
Экономическая и технологическая эффективность частотного управления электроприводом
Несмотря на высокую стоимость частотников, их покупка обоснована с точки зрения окупаемости затраченных средств за счет снижения потребляемой электроэнергии, увеличения производительности и защиты сопряженных механизмов. Компенсировать вложенные средства можно в период от 3 до 16 месяцев, а в дальнейшем можно получать прибыль от экономии за счет следующих преимуществ:
- Экономия электроэнергии. Экономия электричества за счет изменения скорости с учетом требований на данный момент времени.
- Автоматизация производственного процесса. Контроль и регулировка скорости увеличивает производительность и снижают количество производственного брака и расхода материала.
- Увеличение полезного срока оборудования за счет снижения механических нагрузок при пуске и останове, с помощью плавного старта/окончания, с предотвращением ударных воздействий на сопряженные части.
- Частотный преобразователь автоматически поддерживает заданные параметры, без взаимодействия с оператором, исключает сухой ход, регулирует частоту вращения в зависимости от нагрузки в данный момент времени.
- Снижаются затраты на техническое обслуживание и замену оборудования.
- Условия труда. Например, можно изменять скорость ленточных конвейеров в соответствии с производственными требованиями.
Выбор частотного преобразователя
Выбирая ПЧ необходимо учесть следующее: характер нагрузки; величина номинального тока и мощности, электродвигателя; способ управления электродвигателем (скалярный или векторный); степень пыле – и влагозащиты.
В компании РусАвтоматизация имеется широкая номенклатура частотных преобразователей, представленных несколькими производителями в таблице.
| Серия | Питающая сеть | Диапазон мощностей | Диапазон изменения частот | Тип управления | Степень защиты |
Преимущества |
INNОVERT |
1 фаза: 0–220 В 3 фазы: 0–380 В |
0,09–800 кВт | 0–400 Гц | Скалярно-векторный | IP20/65/54 | 1. Возможность автонастройки; 2. Имеют специфичные встроенные функции: потенциометр, возможна загрузка или выгрузка параметров работы, обнаружение в авто режиме внутреннего и внешнего оборудования при включении. 3. Возможно копирование данных на другие Частотные преобразователи; 4. До 6 дополнительных цифровых входов; 5. Интегрирована функция автоподхвата. |
INSTART |
1 фаза: 0–220 В 3 фазы: 0–380 В |
0,4–630 кВт | 0–3200 Гц | Скалярно-векторный | IP20 | 1. Широкий ассортимент; 2. Направленность на отечественный рынок; 3. Интегрированный четырехядерный вычислительный центр; 4. Для подключения вспомогательных устройств к Частотному преобразователю имеется дополнительный источник питания; 5. Встроенный таймер, реле времени; 6. Интегрированы интерфейсы ModBus и ProfiBus; 7. Оснащены функцией резервного копирования. |
Siemens |
1 фаза: 200–240 В 3 фазы: 200–690 В |
0,12–2700 кВт | 0–650 Гц | Скалярно-векторный | IP20/21/23/ 43/55/65 |
1. Обширный диапазон охвата мощностей; 2. Возможность конфигурации системы привода, за счет широкого набора параметров; 3. Резервное копирование данных для создания новых систем управления c прежними настройками; 4. Интегрированы интерфейсы связи: PROFINET, USS/Modbus – PROFIBUS-DP, CANopen; 5. Большой выбор типоразмеров корпуса частотника; 6. ECO-режим; 7. Высокие показатели энергосбережения. |
Delta |
1 фаза: 200–240 В 3 фазы: 380–600 В |
0,2–560 кВт | 0–600 Гц | Скалярно-векторный | IP20 | 1. Встроены 15 режимов скоростей, функция энергосбережения; 2. Интегрированная система защиты при аварийных ситуациях; 3. Возможность программирования многошаговой автоматической системы; 4. ПИД-регулятор; 5. Максимальная перегрузочная способность до 750%; 6. Встроенные дополнительные модули коммуникации. |
Lenze |
1 фаза: 120–240 В 3 фазы: 200–600 В |
0,25–45 кВт | 0–500 Гц | Скалярно-векторный | IP20/31/65 | 1. Имеется батарея; возможность программирования в отключенном режиме; 2. Сохранение до 30 программ; 3. Интегрирован алгоритм управления SMVector, увеличивающий производительность ЭД; 4. Встроенный EPM модуль позволяет произвести быструю настройку, сохранение параметров; 5. Поддержка протоколов: Ethernet, DeviceNet, CANopen, Modbus, ProfiBus, Standard I/O. |
Mitsubishi |
1 фаза: 200–240 В 3 фазы: 200–690 В |
0,1–630 кВт | 0,2–590 Гц | Скалярно-векторный | IP20/65 | 1. Имеет высокопроизводительное ПО; 2. USB – порт; 3. Автоматический перезапуск; 4. Возможность задать программу до 6000 шагов; 5. Интегрирована функция энергосбережения (подсчет сэкономленной электроэнергии с последующим выводом результатов); 6. Встроенные функции: автоматического очищения насоса, прогрева двигателя и компенсация вибрации; 7. Функция самодиагностики позволяет определить срок службы ПЧ. |
Сложность выбора заключается не только в подборе частотного преобразователя по техническим характеристикам (диапазон мощностей, частот, типу управления и питающей сети), но и по его функциональным возможностям. Поэтому сделать выбор в условиях большого числа представленных на рынке ПЧ может оказаться затруднительным как для начинающего, так и для опытного инженера. Лучшее решение в данном случае это довериться специалисту, который сможет проконсультировать и подобрать необходимый преобразователь.
Подробнее узнать информацию об оборудовании можно у специалистов компании «РусАвтоматизация» по телефону или написать на почту info@rusautomation.ru.
