Преобразователи частоты как способ экономии электроэнергии на производстве
В последние годы в нашей стране сложилась такая тенденция, что с каждым годом цены на электроэнергию существенно возрастают. Если говорить о производстве, то это в первую очередь, сказывается на себестоимости выпускаемых изделий. Если раньше в Украине ее практически не учитывали, то сейчас ситуация кардинально другая.
На многих предприятиях руководство ставит задачу главному энергетику по повышению энергоэффективности предприятия, а иногда за успешное ее выполнение начисляют даже премии.
На многих промышленных предприятиях основную долю потребления электроэнергии составляют производственные линии — станки, конвееры, вентиляция, ПТО и др.
В основу всего вышеперечисленного оборудование заложены обычные электродвигатели, поэтому при грамотном аудите энергопотребления первоочередной становиться задача снижения потребления электроэнергии за счет уменьшения ее потребления электродвигателями.
Наиболее эффективный способ уменьшения — применение преобразователей частоты. Давайте рассмотрим несколько типовых схем экономии электроэнергии за счет применения преобразователей частоты
Экономия электроэнергии в вентиляции и кондиционировании
При проектировании систем вентиляции и кондиционирования различных помещений за основу берется максимально необходимое количество воздуха, которую должна пропустить через себя система в единицу времени исходя из максимальной загрузки в цехе или при полной заполненности зала, если это офисное здание. На практике же они работают на полную мощность в лучшем случае 10-20%, а офисные помещения и того меньше. При этом система кондиционирования будет или выключена или работать на полную мощность.
Применение в данной системе преобразователей частоты позволит регулировать количество оборотов вентиляторов системы, тем самым существенно сокращая потребляемую ими электроэнергию. Из дополнительных плюсов такой системы — уменьшение уровня шума системы, снижение пусковых токов, повышение ресурса работы электродвигателей системы.
Наиболее подходящим частотником для применения в системах поддержания климата являются частотные преобразователи Schneider Electric Altivar 61
Экономия при использовании преобразователей частоты в насосах
Еще одна большая сфера применения электродвигателей в производстве — различные насосы. Применение частотных преобразователей позволяет существенно сократить потребление ими электроэнергии за счет уменьшение номинальных оборотов.
В добавок к вышесказанному, преобразователи частоты позволяют избавится от гидроударов, а при использовании датчиков даже автоматизировать процесс — при уменьшении потребления рабочей жидкости, давление в трубопроводе будет увеличиваться, датчик это фиксирует и частотник автоматически уменьшает обороты двигателя. При увеличении потребления давление будет уменьшаться, а частотник соответственно будет увеличивать обороты двигателя, соответственно в системе будет поддерживаться постоянное давление, а в случае, когда двигатель на номинальных оборотах не способен поддержать нужное давление, преобразователь частоты может подать сигнал об этом на пульт или, в случае наличия дополнительного насосного оборудования автоматически его включать.
Так же существуют специальные «насосные» серии частотников, например, Altivar 212. В них как аппаратная, так и программная часть заточена под управление насосами — специальные режимы работы, законы управления и предустановки для быстрого и простого пуска существенно облегчают их внедрение в уже существующие системы
Конвееры и транспортировочные механизмы
Применение преобразователей частоты в конвеерах обусловливается прежде всего необходимостью плавного запуска и продвижения продукта вдоль линии конвеера. Например, возьмем обычный конвеер с бутылками под жидкость, если в ходе процесса произошла аварийная остановка и теперь необходимо вновь запустить конвеер, то при прямом пуске из-за рывка существует возможность схода части продукции с него (упадет и разобьется), плавный пуск с помощью частотного преобразователя позволит этого избежать.
Но даже в конвеерах возможна экономия электроэнергии за счет применения частотника. При его нагруженном пуске электродвигателю будет сложно мгновенно сдвинуть с места большую массу продукции, в следствии этого будут большие пусковые токи, а это приведет к появлению реактивной мощности, т.е. коэффициент мощности сети будет ниже, соответственно оборудование при той же мощности будет потреблять больше электроэнергии, если в цеху работают сразу несколько конвееров и по тех.процессу они периодически останавливаются — то применение частотных преобразователей существенно сократит потребление электроэнергии и увеличит ресурс работы всей системы.
В данной схеме работы оптимальным будет применение общепромышленных серий частотников, например Altivar 312, Altivar 32 или их более дешевых аналогов.
Подъемно-траспортное оборудование
Наиболее тяжелым режимом работы для электродвигателя, наверное, является режим ПТО — подъемные краны, лифты, различные лебедки. Это связано с тем, что по технологическому процессу электродвигатели постоянно вынуждены срывать с места тяжелые грузы, работая на максимальной мощности и частыми пусками и остановами.
Если анализировать этот режим работы с точки зрения энергозатрат, то это очень тяжелый режим, частые пуски приводят к броскам напряжения, работа на максимальной мощности приводит к увеличенному потреблению электроэнергии и износу оборудования.
Стандартные схемы по уменьшению оборотов двигателя частотником здесь непременимы, т.к. приведут к падению мощности установки. Но и в этом режиме есть возможности экономии.
При использовании частотников в подъемно-транспортном оборудовании можно применять режим рекуперации.
Режим рекуперации — это режим в котором вырабатывается электроэнергия при торможении высоконагруженных систем. Эта электроэнергия заряжает встроенные аккумуляторы и в дальнейшем может быть использована для питания электродвигателя.
В ПТО режим рекуперации включается при опускании груза. Когда груз за счет собственного веса может работать в режиме динамо-машины.
Процент экономии электроэнергии за счет рекуперации сильно зависит от режима работы, и целесообразность его применения необходимо просчитывать в каждом конкретном случае. Но в случае больших установок экономия электроэнергии при использовании преобразователей частоты с функцией рекуперации может составлять до 30%.
В ассортименте нашего магазина существует предложение для этого режима — частотные преобразователи серии Altivar 71. В стандартной поставки у них нет этого модуля, но по отдельному запросу возможен просчет и поставка Altivar 71 с модулем рекуперации
Преобразователи частоты. Экономический эффект. — its-p.com.ua
Преобразователи частоты. Экономический эффект.
Экономический эффект при использовании преобразователей частоты, совершенно не зависит от бренда оборудования. Будь то немецкий преобразователь или французский или даже китайский, все они работают во благо экономии электрической энергии. Единственное на что влияет бренд оборудования — это надежность и сервисные услуги.
Экономический эффект не зависит от уровня напряжения питания двигателя (0,4кВ, 3кВ, 6кВ, 10кВ и выше).
Максимальный эффект экономии электроэнергии возможно получить от управления оборотами таких механизмов как насосы, вентиляторы, дымососы, компрессоры и конвейеры.
От чего же зависит экономический эффект?
Экономический эффект зависит он от глубины регулирования скорости вращения механизма. Для каждой системы эта глубина персональная и зависит от её загрузки, и от правильного подбора исполнительного механизма.
За счёт чего же осуществляется экономический эффект и как проще всего (не залезая в дебри формул) просчитать сколько же сэкономит ваша система электроэнергии при использовании преобразователя частоты?
Преобразователь частоты регулирует производительность рабочего механизма за счёт изменения оборотов двигателя, в свою очередь обороты изменяются за счёт изменения частоты питания двигателя.
К примеру, 380В, 50Гц – это 1500об/мин, уменьшаем частоту в 2 раза: 380В, 25Гц – получим 750об/мин.
Так как потребление электроэнергии пропорционально кубу отношения частот, то в данном случае имеем следующее: (25/50)3=0,125.
В процентном соотношении это составит 12,5% от номинальной мощности двигателя насоса или вентилятора.
К примеру, двигатель имеет мощность 100кВт, при уменьшении оборотов в 2 раза, мощность будет равна 100*0,125=12,5кВт.
Практика показывает, что системы управления электроприводом центробежных механизмов построенные на базе частотных преобразователей, позволяют сэкономить от 30% до 60% электроэнергии.
Примеры из практики:
При использовании преобразователя частоты для управления вентилятором котла мощностью 5,5кВт было установлено, что до использования преобразователя частоты двигатель потреблял 4,6кВт/час, после установки – 1,8кВт/час. Экономия составила 60%
При использовании преобразователя частоты для управления скважинным насосом мощностью 15кВт было установлено, что до использования преобразователя частоты двигатель потреблял 13,9кВт/час, после установки – 7,8кВт/час. Экономия составила 43%
При этом в часы, когда потребление воды отсутствовало, двигатель полностью останавливался и потребление электроэнергии снижалось до 0кВт/час.
При использовании преобразователя частоты для управления дымососом котла мощностью 18,5кВт было установлено, что до использования преобразователя частоты двигатель потреблял 15,7кВт/час, после установки – 6,1кВт/час. Экономия составила 61%
При использовании преобразователя частоты для управления компрессором мощностью 37кВт было установлено, что до использования преобразователя частоты двигатель потреблял 32,5кВт/час, после установки – 14,8кВт/час. Экономия составила 54%
Так же хотелось бы заметить, что в современной промышленности, преобразователи частоты используют в качестве основы для автоматических систем управления (АСУ), что кроме экономии электроэнергии, позволяет осуществить такие функции как:
- автоматическое переключение на резервный агрегат при аварии основного.
- автоматическое подключение резервных агрегатов при недостаточной производительности станции.
- автоматическое чередование включенных агрегатов через заданные интервалы времени для обеспечения равномерного износа.
- автоматическое изменение режима работы (производительности) станции по часам реального времени с возможностью полной остановки и автоматического запуска.
- возможность запуска и останова каждого агрегата кнопками в режиме ручного управления прямым пуском от сети или пуском от ПЧ.
- обеспечение оперативного съема данных о работе станции (в том числе и об аварийных ситуациях) и ее управление с диспетчерского пульта.
- защита основных элементов АСУ от перегрузки и короткого замыкания
- подбор степени защиты компонентов АСУ (IP) к соответствующим условиям эксплуатации.
- обогрев щита (актуально при работе системы вне помещений или в помещении без обогрева).
- компактное исполнение – все необходимые компоненты помещаются в закрытый корпус.
- отсутствие реактивной энергии
И еще многие функции, которые необходимы в производственном процессе.
Еще одна не маловажная функция – ограничение доступа к компонентам АСУ, ведь к щиту легко ограничить доступ, что уменьшает риск выхода из строя системы в целом, из-за неквалифицированного вмешательства в ее работу. Так же это позволяет контролировать и вести учет доступа к системе.
Анализируя все ранее изложенное можно с уверенностью заявить, что при грамотном просчете усложнение системы автоматизации возможно и даже необходимо, ведь вследствие этого будет достигнут экономический эффект многократно превосходящий риски связанные с усложнением системы.
Частотный преобразователь экономия электроэнергии. Пример расчета.
Наиболее очевидный экономический эффект при использовании преобразователей частоты может быть достигнут за счёт экономии электроэнергии. Но не стоит так же забывать о других факторах экономии:
- Плавный старт позволяет снизить механические пусковые нагрузки. Это прямой выход на уменьшение износа и увеличение срока службы оборудования;
- Плавный старт и останов насосов позволяет устранить гидроудары в системе;
- Более низкая частота вращения двигателя приводит к увеличению ресурса установки. Снижается шумность;
- Отсутствие 4-8 кратных пусковых токов при старте позволяет снизить установленную (максимальную) мощность, упростить систему защиты от перегрузок и короткого замыкания;
- Включение насоса в контур автоматического регулирования позволяет поддерживать заданные параметры давления расхода и др. без участия оператора или дистанционно;
- Точное поддержание давления в системе позволяет снизить максимальное давление в трубопроводах, а значит, и уменьшить вероятность их разрывов. Снижение давления даёт дополнительную экономию энергии и снижение потерь на утечки;
Все эти факторы сильно зависят от конкретной насосной или вентиляторной установки. Экономический эффект должен рассчитываться индивидуально для каждой установки. Замена электрических двигателей на новые, с более высоким КПД, может принести положительный экономический эффект. Даже при изменении КПД на 1-2% замена может окупиться за несколько лет. Особенно актуально проводить расчёты энергосбережения при установке новых двигателей.
Приближенный расчёт экономии энергии можно выполнить зная параметры электрического двигателя, насоса и требуемые выходные параметры:
- давление,
- расход.
Расчёт экономического эффекта от других факторов затруднён, так как зависит от конкретной насосной или вентиляторной установки. Но эффект от прочих факторов в некоторых случаях может превысить эффект от экономии энергии. Иногда, в случае ошибок при проектировании, или внесении изменений в систему после проектирования, рабочая точка насоса может оказаться так далеко от оптимальной, что экономически целесообразной окажется полная замена насосной установки.
Про сервисное обслуживание частотных преобразователей мы говорили в одной из предыдущих статей.
Как преобразователь частоты экономит электроэнергию?
13.04.2018
Сегодня вопрос об энергосбережении стоит как никогда остро. Ежегодно растущие цифры в квитанциях на оплату коммунальных услуг возмущают украинцев, в особенности представителей промышленных сфер. Ведь за один и тот же расход приходится платить на 50, а то и на 100% больше.
На промышленно-производственных объектах, такой скачок цен, отражается на себестоимости изготавливаемой продукции. В силу такого положения, возникает насущный вопрос – как сэкономить электроэнергию? На большинстве предприятиях, такой вопрос формулируют более жестко, возлагая решение этой проблемы на главного энергетика, причем в кратчайшие сроки.
Разберемся с энергосбережением как раз таки на примере промышленных предприятий, где за львиную долю расхода электрической энергии отвечают линии производства – конвейерные машины, вентиляционные системы, насосы, станочное оборудование и др.
Основой перечисленных производственных механизмов являются электродвигатели. Это формирует первоочередную задачу – снизить расход энергии путем сокращения ее потребления промышленными двигателями. Менять режим и график работы оборудования не придется. Необходимо задействовать преобразователь частоты.
Частотный преобразователь: экономия электроэнергии в системах кондиционирования и вентиляции
Проектируя систему кондиционирования и вентиляции, в каком либо помещении, инженер берет за основу максимальный объем воздуха. Это объем, который пройдет через систему за определенный отрезок времени при условии пиковой эксплуатации производства и наибольшего количества людей в помещении. На практике они функционируют не более чем 10-20% от полной силы. В это время, системы вентиляции и кондиционирования полным ходом тратят электроэнергию, предназначавшуюся на максимальную производительность промышленного цеха.
Применив частотный преобразователь, в данной ситуации появится возможность регулирования и контроля над мощностью работы вентиляторов. Сокращая обороты, снизится расход электроэнергии. Помимо решения первоначальной задачи, а именно экономии электроэнергии, повысится ресурс двигателей в системе, снизится уровень шума, и сократятся пусковые токи. В таких системах, наиболее высокоэффективными себя зарекомендовали такие преобразователи как Siemens, Lenze, Emotron, KEB Schneider Electric и другие.
Преобразователь частоты как средство экономии электроэнергии в насосах
Насосное оборудование также применяется в широкой промышленной сфере. Частотные преобразователи могут быть направлены на снижение потребления электроэнергии насосами, посредством сокращения количества оборотов. Частотник, работающий в системе центробежного насоса, снижает рабочую скорость, тем самым кубически уменьшая расход электроэнергии двигателем. К примеру, частотник ABB уменьшит частоту двигателя с 50 до 40 Гц, что приведет к экономии электроэнергии в два раза.
Таким образом, затраты на покупку частотного преобразователя окупятся уже в течение первых трех месяцев. А помимо непосредственной экономии, промышленный объект получит:
- экономию на потребление воды до 60% благодаря стабилизированному давлению магистрали;
- продление эксплуатационного срока насосной техники и предотвращение ее износа за счет отсутствия гидроударов;
- экономию на ремонте оборудования.
Расширить возможности преобразователя можно используя датчик. Таким образом, промышленные процессы будут максимально автоматизированы: датчик сможет фиксировать повышенное давление в системе, а преобразователь будет автоматически снижать рабочие обороты.
Найти подходящую модель частотника для насосов можно среди продукции таких компаний как Delta Electronics, Siemens, ABB, Omron, Danfoss и др. Некоторые производители выпускают целые «насосные» линейки, в которые входят преобразователи с программой, заточенной под регулировку работы насосов.
Преобразователь частоты для конвейерных и транспортировочных механизмов
Конвейеры – еще один тип механизмов часто и густо используемых практически на каждом производственном объекте. Использование частотного преобразователя в данном случае, нужно не только в целях экономии, но для того чтобы обеспечить плавный пуск механизма. Ведь в случае аварийной остановки, конвейер может запуститься рывком, чем спровоцирует падение продукции.
Но вернемся в первоначальной задаче – экономия электроэнергии. Когда конвейерная лента загружена продукцией, электродвигатели затрудняются в мгновенном запуске. Как следствие — возникновение пусковых токов и появление реактивной мощности. Мощность сети снижена, а оборудование потребляет высокий коэффициент электроэнергии при той же мощности. Частотник повысит рабочий ресурс и снизит затраты электроэнергии, в особенности если на предприятии работает два и более конвейеров с периодической остановкой.
Выгодно купить частотные преобразователи, а также другую приводную технику вы можете в интернет-магазине Eltaltd.
Мы предоставим полную техническую консультацию по подбору, наладке и установке ПЧ, а также осуществим доставку в любой город Украины: Харьков, Киев, Львов, Днепропетровск, Запорожье, Одесса, Николаев и другие.
Подписывайтесь на наши обновления:
Преобразователи частоты для насосов систем водоснабжения
В традиционных системах водоснабжения обычно используют самый простой способ регулирования давления в системе – дросселирование. Двигатель насоса в этом случае постоянно работает на номинальных оборотах, а давление в системе после насоса регулируется с помощью с помощью запорной арматуры. Это могут быть вентили, шаровые краны или задвижки. Способ достаточно неэффективный. Если провести аналогию с автомобилем, то это выглядит так, что газ постоянно нажат до упора, а скорость регулируется с помощью педали тормоза.
Одна из особенностей водопроводных систем – это сильные колебания расхода воды в зависимости от времени суток, а также в рабочие и выходные дни. Большинство людей моют посуду, умываются, принимают душ и стирают в утреннее или вечернее время суток. При этом вода практически не расходуется в другое время, например, днем или ночью. Это приводит к значительным суточным колебаниям давления воды в системе. Как следствие возникает ускоренный износ запорной арматуры, труб и недостаточный напор воды в пиковые часы потребления. Так как для каждой конкретной системы мощность насоса берется с некоторым запасом (больше уровня максимально потребления), а моменты пиковых нагрузок по расходу составляют обычно 10-20% от общего времени работы, избыточная мощность насоса остается невостребованной.
Частотные преобразователи позволяют управлять насосами гораздо эффективнее и рациональнее. С их помощью можно изменять скорость вращения двигателя насоса, тем самым регулируя его мощность. Это позволяет затрачивать меньшее количество энергии на поддержание нужного давления в трубопроводе. Реальная экономия электроэнергии при этом достигает 60%, вследствие чего установка частотного преобразователя окупается в течение 1-2 лет. Кроме того, увеличивается ресурс самого насоса за счет плавного пуска и останова двигателя.
Рассмотрим более подробно схему управления насосами с помощью преобразователей частоты (Рис. 1)
Рис.1
Датчик давления измеряет величину давления в системе водоснабжения и передает результат измерения с помощью токового сигнала 4-20 мА на частотный преобразователь (ПЧ). Встроенный в ПЧ ПИД- регулятор обрабатывает аналоговый сигнал с датчика и, соответственно, изменяют частоту питающего напряжения. При этом изменяется и частота вращения ротора двигателя насоса. Таким образом, в системе поддерживается постоянное давление при колебаниях расхода воды. При снижении частоты вращения ротора снижается сила тока, а значит и потребление электроэнергии. Использование частотных преобразователей для управления насосами позволяет изменять «кривую насоса» (зависимость давления от расхода в подающей части системы), подстраивая ее под «кривую системы» (зависимость давления от расхода в потребляющей части системы), за счет регулирования оборотов двигателя и подводимой мощности (Рис. 2).
Рис.2
Основные преимущества от внедрения ПЧ для управления насосами в системах водоснабжения:
- Сокращение эксплуатационных расходов:
- на электроэнергию до 60% по сравнению с регулированием давления заслонкой (дросселированием), так как потребляемая насосом мощность N находится к кубической зависимости от оборотов двигателя (N = Nном * n3/nном3), а напор воды прямо пропорционален оборотам двигателя;
- на ремонт водопровода за счёт «плавного пуска», исключающего гидроудары в системе и, соответственно, разрывы трубопроводов по этой причине;
- на ремонт насосного оборудования, благодаря увеличению его срока службы в 1,5 — 2 раза за счёт снижения механических нагрузок на узлы насоса при «плавном пуске»;
- на заработную плату обслуживающему персоналу за счёт автоматизации работы всей системы.
- Повышение качества водоснабжения, благодаря непрерывному автоматическому поддержанию давления на заданном уровне, независимо от изменения расхода воды.
- Снижение потерь (утечек) воды на 5-10 % за счёт снижения и стабилизации давления в сети.
Для подбора преобразователя частоты для вашей системы водоснабжения, заполните форму «Получить коммерческое предложение»
Получить коммерческое предложение
Преобразователь частоты — не роскошь, а средство энергосбережения
Сразу оговоримся! Преобразователь частоты не универсальное средство решения всех проблем и такого инструмента не найдется, пожалуй, до тех пор, пока не будет изобретен вечный двигатель.
Что такое преобразователь частоты? В первую очередь это устройство, с помощью которого можно изменять частоту вращения электродвигателя.
Что нам это дает? Мы можем задать именно такую нагрузку оборудования, которая необходима и избежать нерациональных потерь электроэнергии. Именно в этом и заключается главное правило экономии, а именно: обеспечить потребителя ровно настолько, насколько это необходимо.
Где применяется преобразователь частоты? Примеров бесчисленное множество:
- Насосы
- вентиляторы, дымососы котлов
- конвейеры
- резиносмесители, мешалки
- станки и многое другое.
Необходимость применения преобразователей частоты определяется двумя основными направлениями: требования технологии и энергосбережение.
Технологические требования определяются в первую очередь необходимостью изменения частоты вращения электродвигателя для осуществления технологического процесса. Например, изменять скорость вращения мешалки в зависимости от смешиваемых компонентов. В данном случае, преобразователь частоты в паре с асинхронным электродвигателем применяется как наиболее простое и дешевое решение по сравнению с альтернативными вариантами. В качестве альтернатив можно рассмотреть применение систем коробок скоростей или использование других типов электроприводов.
Требования энергосбережения в свою очередь определяются необходимостью реализации имеющегося потенциала энергосбережения. Зачем просто выбрасывать полезную энергию, если ее можно сэкономить и затем выгодно использовать. Таким образом, встает обратная задача: как не нарушив технологию добиться экономии.
Некоторые источники заявляют, что экономия электроэнергии при применении преобразователей частоты составляет до 30% и выше. То есть сюда может попасть любая цифра в диапазоне от 0 до 100 %, за исключением цифры 30. По другим данным установка преобразователей частоты обеспечивает экономию от 22-30 % от номинальной мощности двигателя. При этом все забывают, что эти цифры, выданные неизвестно кем за средние, могут широко варьироваться.
Таким образом, до установки преобразователя частоты в целях экономии электроэнергии необходимо выполнить расчет режимов работы оборудования. А если, например, производительности насоса не хватает вообще и потребитель нуждается в увеличении нагрузки. Мы тоже при этом сэкономим?
Тем не менее, детальная проработка задачи энергосбережения позволяет достичь очень высоких результатов и ведет к реальному снижению себестоимости продукции или услуг. Об этом свидетельствуют яркие примеры, когда правильный подбор и установка системы управления на базе преобразователя частоты позволила снизить затраты электроэнергии более чем в 2 раза.
Так, например, на насосной станции п. Горушка Даниловского МР в работе постоянно находился один насос, который потреблял 70 кВт мощности. В 2010 г. была установлена система частотного управления насосами, благодаря которой реальная потребляемая мощность снизилась в среднем до 32 кВт, при сохранении требуемого напора воды в системе. Дополнительными преимуществами стало снижение нагрузки электродвигателей насосов, уменьшение нагрузок на сеть, исключение гидравлических ударов, что дополнительно повлекло снижение амортизационных затрат на эксплуатацию насосной станции. И это не единичный случай. Далее подробно рассмотрим применение преобразователей частоты.
Хотите экономить электроэнергию на водозаборных скважинах?
- Главная
- Новости
- Хотите экономить электроэнергию на водозаборных скважинах?
30 июля 2019
Эксплуатационные расходы в виде оплаты за электроэнергию скважинных электронасосных агрегатов зачастую бьют по карману потребителя. Это связано со многими факторами, которые необходимо учитывать при эксплуатации насосного оборудования. Основным фактором является несоответствие насосного оборудования требованиям системы водоснабжения. Применяемое насосное оборудование с большим запасом по напору и производительности. Второй фактор, — это низкая эффективность оборудования, повышающая эксплуатационные расходы в виде оплаты за электроэнергию. А ещё и поставщики автоматики уговаривают потребителя применять частотные преобразователи на водозаборных скважинах и получать дополнительный расход электроэнергии на применяемых агрегатах. Но применение частотных преобразователей на водозаборных скважинах не только не дает экономии, но и выводит из строя скважинные электронасосные агрегаты.
Работа скважинных электронасосных агрегатов с частотными преобразователями не всегда себя оправдывает. Так как разбор воды очень неравномерен, а для охлаждения электродвигателя насосного агрегата подача не должна быть ниже установленной величины, при работе на сеть невозможно использовать частотный преобразователь без промежуточной накопительной емкости или гидроаккумулятора соответствующей емкости. Связано это с необходимостью организовать принудительное охлаждение электродвигателя, что в условиях скважины невозможно. Необходимо также помнить, что при наличии большой статической составляющей в напорной характеристике системы водоснабжения, применение частотного регулирования не повышает экономическую эффективность использования скважинных насосов, а лишь позволяет уменьшить объемы и соответственно габариты промежуточных емкостей, а также снизить риск появления гидравлических ударов в системе.
Кроме того, при работе скважинных электронасосных агрегатов с преобразователями частоты необходимо соблюдать следующие требования:
- для обеспечения достаточного охлаждения электродвигателя насосный агрегат должен работать в рабочем диапазоне, подача агрегата не должна снижаться более чем на 20% от номинального значения;
- для защиты обмоток электродвигателей от перегрева, расплавления изоляции и его пробоя рекомендуется устанавливать термодатчик, отключающий двигатель при температуре выше 70 0С;
- для нормальной работы радиальных и упорных подшипников скорость вращения вала электродвигателя должна быть не менее 2700 об/мин, что составляет 45Гц;
- для защиты электродвигателя насосного агрегата от высокочастотных импульсов напряжения, которые могут привести к преждевременному износу и пробою изоляции обмоток, при большей длине соединительного кабеля между агрегатом и преобразователем, необходимо устанавливать выходные фильтры: фильтр du/dt или синусоидальный фильтр.
Сегодня потребитель ищет возможности экономить электроэнергию на подъеме воды из водозаборной скважины. Для этого ОАО «ООО «АделлоГрупп»» предлагает использовать синхронные на постоянных магнитах погружные электродвигатели.
Синхронный погружной электродвигатель с постоянными магнитами — это синхронный электродвигатель, индуктор которого состоит из постоянных магнитов. Синхронный погружной электродвигатель с постоянными магнитами, как и любой вращающийся электродвигатель, состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Главное отличие между синхронным двигателем с постоянными магнитами и асинхронным электродвигателем заключается в роторе.
Принцип действия синхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора. Концепция вращающегося магнитного поля статора синхронного электродвигателя такая же, как и у трехфазного асинхронного электродвигателя.
Для работы синхронного погружного электродвигателя с постоянными магнитами обязательно требуется система управления, которым является частотный преобразователь.
ООО «АделлоГрупп» предлагает высокоэффективную систему, в которую входит погружной синхронный электродвигатель на постоянных магнитах, погружной насос, преобразователь частоты, входной и выходной фильтры. Этот комплект оборудования назван высокоэффективной системой, которая имеет следующие преимущества:
- – экономия электроэнергии от 10 до 46%, которая может быть достигнута через регулирование оборотов электропривода в зависимости от реального водопотребления;
- – возможности удаленного управления через шину связи с диспетчерского пункта;
- – встроенные защитные функции и функции плавного пуска позволяют снизить расходы на аварийные ремонты всей инфраструктуры водоснабжения, вызванных избыточным давлением или гидравлическим ударом при включении;
- – эффективность и ресурс оборудования повышается в 1,5 раза;
- – коэффициент мощности системы приближенный к единице;
- – КПД синхронного электродвигателя увеличен до 13 % и достигает 93 % с превосходными рабочими характеристиками при частотной нагрузке по сравнению с сегодняшними асинхронными электродвигателями;
- – насос автоматически работает в заданной рабочей точке, в отличие от “дроссельного” регулирования и потребляет энергию, которая фактически требуется для обеспечения требуемого напора и подачи;
- – сокращение значения потребляемого тока позволяет уменьшить поперечное сечение токоподводящих проводов и значительно уменьшить нагрев электродвигателя;
- – значительно меньший нагрев электродвигателя;
На сегодняшний день имеется ряд положительных отзывов от постоянных потребителей по использованию высокоэффективных систем. Так водозабор «Фелицианово» УП «Минскводоканал» с октября 2017 года работает на таких системах. За время эксплуатации получена экономия электроэнергии в размере 9,8 %. В первом квартале текущего года введен в эксплуатацию второй водозабор «Боровляны» этого предприятия, а также ведутся проектные работы на использование высокоэффективных систем еще трех водозаборов.
На водозаборе «Лебедевский» КЖУП «Уником» эксплуатируется в течение года система мощностью 45 кВт, которая сэкономила 82 тыс. кВт*ч электроэнергии или 18,9 %. Вторая система мощностью 37 кВт на этом же водозаборе за три месяца этого года сэкономила 28,4 %. Ожидаемый срок окупаемости этих двух проектов не должен превысить двух лет.
Внешний вид шкафа управления синхронным электродвигателем на постоянных магнитах
Внешний вид электронасосного агрегата с синхронным электродвигателем на постоянных магнитах
Как преобразователь частоты экономит энергию?
Преобразователи частоты становятся все более распространенным явлением и все более широко используются в приложениях. Они могут изменять выходную скорость двигателя без использования механических шкивов, что сокращает количество механических компонентов и общее обслуживание. Но самым большим преимуществом преобразователя частоты является его способность экономить деньги пользователя за счет его унаследованного характера, позволяющего экономить энергию, потребляя только ту мощность, которая необходима. Теперь главный вопрос: как это сделать с помощью преобразователя частоты? Простой ответ на этот вопрос — преобразование мощности.Преобразователь частоты похож на двигатель, к которому он присоединен, они оба преобразуют мощность в пригодную для использования форму. В случае асинхронного двигателя электрическая мощность, подаваемая на него, преобразуется в механическую энергию за счет вращения ротора двигателя и крутящего момента, который он создает из-за скольжения двигателя. С другой стороны, преобразователь частоты преобразует входящую мощность, фиксированное напряжение и частоту, в переменное напряжение и частоту. Эта же концепция также является основой для изменения скорости двигателя без необходимости в регулируемых шкивах или переключении передач.
Электрооборудование
Электрическая мощность определяется следующим образом:
Мощность (P) = √3 x напряжение (В) x ток (I) x коэффициент мощности (PF)В идеальном преобразователе частоты справедливо следующее:
Мощность на входе = Мощность на выходеНо поскольку преобразователь частоты имеет неэффективность и требует небольшого количества потребляемой мощности для питания мозгов преобразователя частоты, входная мощность будет немного больше выходной мощности.Для этого мы предположим, что эта дополнительная потребляемая мощность незначительна.
С помощью этих двух уравнений мы можем определить взаимосвязь между входом и выходом преобразователя частоты:
V дюйм x I дюйм x PF дюйм = V на выходе x I на выходе x PF на выходеПринимая во внимание эти уравнения, давайте возьмем в качестве примера двигатель мощностью 100 л.с. со следующими свойствами:
Мощность = 100 л.с.Предположим, что двигатель работает с частотой 60 Гц от преобразователя частоты, потребляя ток холостого хода 40 А на выходе преобразователя частоты. При этом можно было бы предположить, что входной ток также будет таким же, 40 А. Однако, используя амперметр на входе преобразователя частоты, человек показывает почти ноль ампер! Как это возможно? Преобразователь частоты каким-то образом создает мощность? Ответ прост: преобразователь частоты не создает мощность. Коэффициент мощности вызывает это «несоответствие» тока. Когда двигатель работает без нагрузки, коэффициент мощности двигателя можно принять равным нулю, а не нулю.86 86, как указано на паспортной табличке. Причина, по которой коэффициент мощности не равен 0,86, заключается в том, что это коэффициент мощности двигателя при полной нагрузке. В качестве альтернативы, механические (трение) и электрические (резистивные) потери в двигателе не позволяют коэффициенту мощности быть равным нулю при работе без нагрузки, но мы предположим, что эти потери равны нулю, как и для преобразователя частоты. Следовательно, у вас будет следующее:
Скорость = 1785 об / мин
Напряжение = 460 В
FLA = 115 А
Коэффициент мощности = 0.86
P выход = 460 В x 40 А x 0Поскольку выходная мощность равна нулю, входная мощность также будет нулевой.При фиксированном входном напряжении двумя переменными будут ток и коэффициент мощности. Поскольку для существования коэффициента мощности необходим ток, и ток, и коэффициент мощности равны нулю, что означает, что показания низкого входного тока действительно верны.
P из = 0
Это объясняет, почему входной ток преобразователя частоты настолько низкий, когда двигатель работает без нагрузки. А как же под нагрузкой? Та же концепция по-прежнему применяется, когда двигатель находится под нагрузкой. Например, предположим, что тот же самый двигатель теперь работает на половинной скорости, 30 Гц, вырабатывает полный номинальный крутящий момент двигателя и потребляет ток полной нагрузки (FLA) двигателя.Это означает, что электрическая мощность, потребляемая двигателем, составляет:
P выход = √3 x 230 В x 115 A x 0,86 = 39,4 кВтПоскольку преобразователь частоты является преобразователем мощности, это означает, что входной ток равен (при коэффициенте входной мощности 0,89 при полном сопротивлении линии 3%):
I дюйм = (39,4 кВт) / (√3 x 460 В x 0,89) = 55,6 AПоскольку преобразователь частоты работает на половинной скорости и при полной нагрузке, входной ток составляет менее половины выходного тока.
| | Мощность (кВт) | Напряжение (В) | Ток (А) | Частота (Гц) | Фактор силы |
| Ввод | 39,4 | 460 | 55.6 | 60 | 0,89 |
| Выход | 39,4 | 230 | 115 | 30 | 0,86 |
В этом примере входной ток меньше половины выходного из-за более высокого коэффициента мощности на входной стороне.
Разница в коэффициенте мощности на входе и выходе двигателя — это то, что позволяет получить более высокий выходной ток, чем входной. Предполагая, что двигатель теперь работает с полной нагрузкой и использует те же значения коэффициента мощности, ваш входной ток теперь равен:
I дюйм = (√3 x 460V x 115A x 0,86) / (√3 x 460V x 0,89) = 111Aчто на 4 А ниже выходного тока.
| Если… | Затем… |
| PF на входе | I из из |
| PF на входе = PF на выходе | Я из = Я из |
| PF из > PF из | I из > I из |
Механический
Ток, потребляемый преобразователем частоты на входе, также может быть связан с механической мощностью, вырабатываемой двигателем.Базовое соотношение для мощности двигателя:
Мощность механическая ∝ Скорость x крутящий моментЭто означает, что если двигатель работает на половине скорости и выдает полный крутящий момент, он выдает половину своей номинальной мощности. Следовательно, если двигатель работает на полной скорости и производит половину крутящего момента, он также выдает половину своей номинальной мощности.
Из-за потерь в двигателе соотношение мощности между электрической мощностью, поступающей в двигатель, и механической мощностью составляет:
Мощность Электрическая = (Мощность , механическая ) / (КПД Двигатель )Возвращаясь к приведенному выше примеру, если двигатель работает с частотой 30 Гц, что составляет половину номинальной скорости двигателя и выдает полный крутящий момент, то вырабатываемая механическая мощность составляет 50 л.с.Предполагая, что двигатель имеет КПД 95%, необходимая электрическая мощность составляет:
Мощность Электрические = (50 л.с. x 0,746) / 0,95 = 39,3 кВтэто означает, что ток на входе преобразователя частоты будет примерно 55 А. Этот же ток будет сохраняться, даже если двигатель работает на полной скорости и вырабатывает половину крутящего момента.
Таблица 1. Рабочие точки для примеров *
| Скорость двигателя (об / мин) | Крутящий момент двигателя (фут-фунт) | Мощность мотора (л.с.) | Входная мощность (кВт) | Входной ток (А) |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 100 | 0 | 0 | 0 |
| 900 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 900 | 295 | 50 | 39.3 | 55 |
| 1800 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1800 | 295 | 100 | 78,8 | 111 |
| * Двигатель рассчитан на 100 л.с. с номинальным крутящим моментом 295 фунт-сила-футов. | ||||
В конечном итоге преобразователь частоты — это просто устройство преобразования энергии, которое преобразует фиксированное напряжение и частоту входящей мощности в переменное выходное напряжение и частоту, чтобы обеспечить возможности переменной скорости, для которых он был разработан. Помните о переменных, связанных с электрической мощностью (напряжение, ток и коэффициент мощности), и их взаимосвязях при сравнении входа преобразователя частоты с его выходом. Это также будет справедливо при использовании механической мощности двигателя (скорости и крутящего момента) для определения величины входной мощности / тока преобразователя частоты.Принимая во внимание все переменные, можно приятно удивиться, обнаружив, что входной ток ниже, чем выходной.
эффективный способ экономии энергии
Среди наиболее успешных стратегий, имеющихся в распоряжении менеджеров для управления использованием электроэнергии и минимизации затрат на коммунальные услуги, является использование преобразователей частоты. Включение преобразователей частоты в такие приложения, как вентиляторы, насосы и градирни, может снизить потребление энергии до 50 процентов при частичных нагрузках за счет согласования скорости двигателя с изменяющейся нагрузкой и требованиями системы.Достижения в технологии преобразователей частоты предоставляют еще больше возможностей менеджерам по техническому обслуживанию и инженерно-техническим работам, которые внимательно изучают стоимость жизненного цикла и потенциальные преимущества применения преобразователей частоты для своих объектов.
Развитие технологий
Приводное оборудование электродвигателей, такое как насосы и вентиляторы, обычно работает с постоянной скоростью. Некоторая форма механического дросселирования — клапан на выпуске, в случае насоса или планки в жалюзи, в случае вентилятора — регулирует скорость и объем воды или воздуха.
При использовании этих методов регулирования расхода двигатель продолжает работать на полной скорости и потребляет электроэнергию при полной нагрузке, даже если он выполнял менее полезную работу. При этом было потрачено много энергии.
Преобразователи частоты представили более эффективный способ управления нагрузкой при изменении нагрузки, что в большинстве случаев происходит при перемещении жидкостей.
Два наиболее часто используемых метода изменения скорости электрически, а не механически, зависят от того, работает ли привод с переменным током (AC) или постоянным током (DC).Если это переменный ток, который используется в большинстве двигателей, изменение частоты электрической энергии, подаваемой на двигатель, регулирует скорость. Примеры включают приводные вентиляторы двигателей переменного тока, насосы и компрессоры.
Если используется двигатель постоянного тока — по-прежнему большая часть двигателей, приводящих оборудование, — типичным решением является применение источника переменного тока для управления двигателем с кремниевым выпрямителем (SCR), преобразовывая переменный ток в выпрямленный постоянный ток. Мощность постоянного тока, скорость, крутящий момент и мощность затем меняются в зависимости от спроса.
Технические специалисты могут преобразовать асинхронные двигатели переменного тока в приложения с регулируемой скоростью, вставив в схему контроллер преобразователя частоты — в основном блок питания и компьютер — либо в качестве оригинальной спецификации оборудования, либо в качестве обновления, согласовав контроллер и двигатель с изменения спроса, требуемые приложением.
Два принципа работы двигателей переменного тока составляют основу значительного повышения эффективности, которое предлагают преобразователи частоты. Во-первых, скорость напрямую зависит от частоты. Во-вторых, входная мощность зависит от куба скорости и объема. Согласно принципу скорости, скорость вращения электродвигателя переменного тока зависит от числа полюсов двигателя и частоты переменного тока. Изменение частоты изменяет скорость.
Это соотношение выражается математически следующим образом: Скорость в оборотах в минуту (об / мин) равна частоте, умноженной на 120, с произведением, деленным на количество полюсов, где константа, 120, равна 60 секундам в минуту, умноженным на два полюса. на пару полюсов, а частота выражается в циклах в секунду.
На основе этого уравнения четырехполюсный двигатель переменного тока, работающий со скоростью 1800 об / мин и мощностью 60 Гц (Гц), будет работать со скоростью 1500 об / мин, если частота будет снижена до 50 Гц.
Благодаря достижениям в технологии преобразователей частоты, большинство устройств теперь используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) в качестве основы для своих схем. ШИМ-управление преобразует 60-тактную входную линейную мощность в постоянный ток, а затем периодически и быстро подает выходное напряжение в течение различных промежутков времени, аналогично переменному току, чтобы достичь желаемой частоты.
В приведенном выше принципе мощности говорится, что мощность, необходимая для приведения в действие насоса или вентилятора, зависит от куба вентилятора или скорости и объема насоса. Исходя из этого принципа, для вращения насоса или вентилятора на половинной скорости требуется лишь немногим более 10 процентов мощности, необходимой на полной скорости. По сравнению с другими способами управления частичными нагрузками, достижения в области преобразователей частоты привели к экономии в виде сокращения энергии, которое часто достигает 50 процентов.
Умножение приложений
Достижения в области технологий привели к увеличению числа специфичных для приложений функций.В приложениях HVAC преобразователи частоты интегрируются с протоколами систем автоматизации зданий.
В большинстве преобразователей частоты сейчас используются последние достижения в области мягкой коммутации, такие как биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) четвертого поколения. Эти IGBT последнего поколения вызывают меньшую нагрузку на изоляцию, увеличивая срок службы двигателя. Преимущества для приложений HVAC с переменным крутящим моментом включают большее количество приложений с низким крутящим моментом, двигатели, которые работают с меньшим гармоническим шумом, и лучшую стабильность на низких скоростях с минимальными колебаниями.
Они также обладают улучшенными функциями интерфейса оператора, в том числе:
- пуск, остановка и регулировка скорости
- реверсирование и переключение между ручной и автоматической регулировкой скорости по внешнему сигналу управления процессом
- буквенно-цифровой дисплей, световые индикаторы и счетчики для отображения текстовой информации для связи и обслуживания
- клавиатура, устанавливаемая на передней панели или подключаемая с помощью кабеля, для ввода
- входные / выходные терминалы для кнопок, переключателей и других интерфейсных устройств
- порт последовательной связи для настройки, контроля и управления преобразователем частоты с помощью компьютера
- загрузка настроек параметров с одного привода на другой
- многодневные таймеры
- функция трансляции для управления десятками приводов с одной продвинутой панели оператора.
Рабочие возможности включают снижение пикового энергопотребления, на котором основаны тарифы на электроэнергию. Обычно, когда двигатель переменного тока запускается, он потребляет до 300 процентов номинального тока, развивая только 50 процентов номинального крутящего момента.
Когда преобразователь частоты запускает двигатель, он подает на двигатель очень низкую частоту и очень низкое напряжение, постепенно увеличивая частоту и напряжение с контролируемой скоростью. Такой подход позволяет двигателю развивать 150% крутящего момента при потреблении только 50% номинального тока.Для более быстрой остановки операторы могут добавить тормозной контур для создания необходимого тормозного момента.
Доступные преобразователи частоты могут соответствовать напряжению и току большинства трехфазных двигателей переменного тока. Диапазон низковольтных контроллеров составляет от 110 вольт до 690 вольт (В) и от 0,2 кВт или ¼ лошадиных сил (л.с.) до 750 кВт или 1000 л.с. Контроллеры среднего напряжения работают при 2400/4160 В и 60 Гц или 3000 В и 50 Гц и при напряжении до 10 киловольт. Благодаря наличию двигателей премиум-класса операторы могут увеличить длину кабеля от преобразователя частоты к двигателю до 190 процентов от расстояния, допустимого для энергоэффективных и стандартных двигателей.
Стоимость и преимущества приложения
По оценкам экспертов, 50 процентов энергии, поставляемой в США, используется для работы асинхронных двигателей переменного тока. Из этой суммы 65 процентов приходится на приложения с регулируемой скоростью. Так что возможности снижения потребления энергии, предлагаемые только в этой области, огромны.
Среди многих других преимуществ преобразователей частоты — меньший износ оборудования, более низкие затраты на техническое обслуживание и более низкий коэффициент мощности (PF), который представляет собой соотношение между активной мощностью и полной мощностью.В совокупности эти преимущества снижают как тариф, взимаемый коммунальной компанией за киловатт-час, так и общее необходимое количество киловатт-часов.
Затраты на электроэнергию могут снизиться на 50 процентов, когда подключенные нагрузки ниже номинальной мощности, поскольку при более низкой скорости привод потребляет меньше энергии, а не рассеивает ее в виде тепла или других потерь. Износ оборудования замедлится, а его срок службы увеличится из-за меньшей нагрузки на вращающиеся детали, включая подшипники, втулки, щелевые кольца корпуса, муфты и сальники, а также на электрические детали, такие как обмотки и изоляция.Кроме того, возникнет меньше проблем с вибрацией, связанных с дросселированием, что приведет к увеличению затрат на техническое обслуживание.
Дополнительным преимуществом преобразователя частоты переменного тока является то, что он позволяет корректировать коэффициент мощности без использования дорогостоящих конденсаторов во всех цепях асинхронного двигателя, преобразованных в преобразователь частоты. Асинхронные двигатели обычно имеют низкий коэффициент мощности — около 0,85, где в идеале коэффициент мощности равен 1, что означает 100-процентную полезную или активную мощность и отсутствие потерь или реактивной мощности.
Таким образом, помимо экономии энергии за счет работы с регулируемой скоростью, есть также экономия, связанная с сокращением использования реактивной мощности.
Расплата
Менеджеры могут быстро и точно рассчитать окупаемость, исходя из закупочной цены, точки безубыточности и окупаемости инвестиций, используя доступные программы энергосбережения. В качестве входных данных используются данные для конкретного местоположения, такие как закупочная цена преобразователя частоты, расход и напор, дневная и годовая изменчивость расхода, рабочие смены и годовые рабочие дни. Результатом будет время, часто всего несколько месяцев, чтобы вложения окупились и начали приносить чистую экономию.
К этим преимуществам добавляются скидки на закупочную цену от коммунальных предприятий — в некоторых случаях до 50 процентов, в зависимости от размера накопителя и приложения. Коммунальные предприятия знают, что спрос на их системы существенно упадет с установкой преобразователей частоты. Менеджерам может потребоваться предварительное одобрение, поэтому важна должная осмотрительность в этом отношении. Преимущества экономии энергии по сравнению с затратами на приобретение и эксплуатацию, безусловно, стоят затраченных усилий.
Наконец, большинство инверторов подвержены износу в сухих и влажных условиях, как и другие двигатели.Тем не менее, некоторые поставщики прогнозируют, что среднее время наработки на отказ достигнет 200000 часов или более при очень простом профилактическом обслуживании — например, очистке, визуальном и инфракрасном осмотре, а также ужесточении еженедельных или ежемесячных циклов в зависимости от серьезности условий и использовать.
Оптимизированная работа с преобразователями частоты
Для многих типов применений точное управление скоростью и крутящим моментом имеет решающее значение в повседневной работе. Например, точное управление скоростью может быть необходимо для адаптации конвейерной ленты к остальному процессу, а возможность регулировки производительности насоса может обеспечить значительную экономию энергии.В то же время возможность управления скоростью может улучшить рабочую среду за счет гашения шума и вибрации и уменьшения механической нагрузки на двигатель.
Преобразователь частоты, также называемый ЧРП (частотно-регулируемый привод), часто оказывается оптимальным решением для регулирования скорости приложения, приводимого в действие электродвигателем. Преобразователь частоты преобразует переменный ток из сети в постоянный, а затем обратно в переменный ток с регулируемой частотой и напряжением, что позволяет двигателю работать с желаемым крутящим моментом и числом оборотов.
Экономия энергии до 50 процентов
При использовании преобразователя частоты обычно достигается лучшее и более эффективное управление, чем при гидравлическом или механическом регулировании. Вместо того, чтобы двигатель работал на полную мощность и использовал такое оборудование, как клапаны или зубчатые передачи для управления скоростью и крутящим моментом, двигатель, подключенный к преобразователю частоты, потребляет ровно столько энергии, сколько требуется для процесса. В определенных типах применений, таких как центробежные вентиляторы и насосы, это может обеспечить экономию энергии почти на 50 процентов.
«Например, более энергоэффективно управлять центробежным насосом путем регулирования оборотов двигателя с помощью преобразователя частоты, чем использование клапанов для регулирования объема жидкости. В то же время это приводит к меньшему износу, а преобразователь также может обеспечить более мягкий пуск и остановку в качестве альтернативы устройству плавного пуска », — говорит Клаус Балле Томсен, менеджер по продукции Hoyer Drives & Controls.
Соединительный элемент для интеллектуального управления
Еще одним важным преимуществом преобразователей частоты является то, что они могут быть адаптированы для сбора таких данных, как температура и вибрации двигателя, с помощью датчиков.Их можно использовать для контроля состояния двигателя и создания возможностей для более интеллектуального управления приложениями и профилактического обслуживания. Это также позволяет отслеживать работу через облачное решение и, в некоторых случаях, устранять неполадки, не присутствуя физически в производственной среде.
«На вашем ноутбуке можно получать такую информацию, как часы работы и показания энергии, которые, например, можно использовать для диагностики изношенного оборудования за счет увеличения энергопотребления. Таким образом можно предотвратить выход из строя приложения, которое необходимо обслуживать раньше, чем планировалось, и отложить обслуживание приложений, находящихся в хорошем состоянии.Преобразователь также может изменить направление вращения двигателя и тем самым освободить заблокированный насос, если что-то застряло в корпусе насоса. Все эти функции могут помочь улучшить время безотказной работы », — объясняет Клаус Балле Томсен.
Обращение к источникам шума
Преобразователь частоты может быть встроен в двигатель (см. Видео) или подключен через кабель. Во время установки важно учитывать множество различных проблем. Преобразователь частоты может, среди прочего, создавать различные типы помех, акустический шум, гармонические помехи в сети и шум ЭМС, также называемый электромагнитной совместимостью, который может влиять на радиооборудование и передачу данных.
«Помехи от преобразователя частоты следует ограничивать с помощью фильтров и экранированных кабелей, чтобы установка соответствовала требованиям ЭМС. По этой причине при выборе преобразователей частоты всегда следует обращаться за профессиональной консультацией. Сервисный выключатель для механического обслуживания может, например, быть встроен в преобразователь, чтобы избежать типичного источника неисправности ЭМС и, в то же время, добиться экономии затрат на установку. Со стороны Хойера мы можем предоставить рекомендации по правильному экранированию и снабдить двигатель соответствующими фильтрами ЭМС, чтобы он был готов к правильному подключению вместе с преобразователем частоты », — говорит Клаус Балле Томсен.
Hoyer Drives & Controls — факты
- С созданием компании Hoyer Drives & Controls компания Hoyer Motors теперь может предложить комплексное решение, охватывающее как двигатель, так и преобразователь частоты.
- Предлагаются решения с комбинированным двигателем и частотно-регулируемым приводом от 0,37 до 1800 кВт.
- Основное внимание уделяется OEM-решениям, в которых частотно-регулируемый привод либо интегрирован с двигателем, либо поставляется как отдельный автономный блок с высокими классами защиты (IP), либо устанавливается в шкаф.
- Hoyer Motors работает с ведущими производителями преобразователей частоты, такими как Schneider Electric и Kostal Inveor.Предлагаются отраслевые решения.
Узнайте больше о Hoyer Drives & Controls здесь.
Преобразователи частотыэкономят деньги для ваших двигателей
Преобразователь частоты преобразует переменный ток в постоянный, а затем из постоянного тока создает выходное напряжение с регулируемой частотой для работы двигателя нагрузки с любой скоростью от 0 до 60 Гц. Напряжение обычно изменяется от 0 до полного напряжения при изменении скорости от 0 до 60 Гц. Они также могут превышать 60 Гц до 400 Гц, но крутящий момент падает с увеличением скорости.Преобразователь частоты может стать отличным способом сэкономить деньги для вашего бизнеса, связанного с двигателями. Если на ваших предприятиях много асинхронных двигателей или используются двигатели более старого типа, то преобразователь частоты может сделать ваши установки более эффективными и сэкономить для вас деньги.
Преобразователь частоты экономит энергию, поскольку он может регулировать скорость асинхронного двигателя, управляя источником питания переменного тока, который вводится в асинхронный двигатель. Двигатели используются на большом количестве предприятий, от небольших задач, таких как работа вентиляторов, водяных насосов или компрессоров, до крупных промышленных предприятий.
Старые двигатели работают с фиксированной скоростью, которая может подходить или не подходить для приложения, для которого они используются. Преобразователь частоты может изменять скорость, чтобы она была оптимальной для задачи и работала более эффективно за счет экономии денег.
Преобразователь частоты позволяет нагрузкам, приводимым в действие электродвигателями переменного тока (например, вентиляторам и насосам), работать в широком диапазоне настроек скорости и крутящего момента по сравнению с настройками фиксированной скорости и крутящего момента для двигателей. Во многих случаях двигатели управляются с помощью клапана, регулирующего поток, или заслонки, регулирующей поток воздуха, в то время как скорость самого двигателя остается неизменной.Эти и другие методы неэффективны с энергетической точки зрения.
Например, системы с регулируемым расходом воздуха или заслонками могут использовать преобразователь частоты для регулирования скорости вентилятора приточного воздуха в ответ на регулировку переменного расхода воздуха. Когда зона не нуждается в сильном охлаждении, потому что она пуста или погода прохладная, контроллеры VAV ограничивают подачу воздуха в помещение, вызывая повышение давления в воздуховоде. Преобразователь частоты реагирует снижением скорости вращения вентилятора и, таким образом, экономией энергии и денег.
Преобразователи частоты бывают разных размеров и, как правило, заключены в коробки, которые могут быть такими маленькими, как картон для молока, или большими, как шкаф, в зависимости от размера асинхронного двигателя или двигателей, которые они регулируют.
Заключение
Использование преобразователей частоты для регулирования скорости таких устройств, как насосы, вентиляторы и компрессоры, не является новым нововведением. Однако новые технологии в этих устройствах снизили их стоимость, что сделало их более привлекательными для широкого спектра применений.Существует большой потенциал для экономии энергии за счет использования большего количества регуляторов частоты для асинхронных двигателей.
Преобразователи частоты | Power Systems International
Авиация
Преобразователи частоты
Marine
Преобразователи частоты
От берега до корабля
Промышленные преобразователи частоты
От 50 Гц до 60 Гц / от 60 Гц до 50 Гц
Преобразователи частоты
Что такое преобразователь частоты?
Проще говоря, преобразователи частоты — это устройство преобразования энергии.Преобразователь частоты преобразует базовую синусоидальную мощность с фиксированной частотой и фиксированным напряжением (сетевое питание) в выходной сигнал переменной частоты и переменного напряжения, используемый для управления скоростью асинхронных двигателей.
Зачем нужен преобразователь частоты?
Основная функция преобразователя частоты в водной среде — экономия энергии. За счет управления скоростью насоса вместо регулирования потока с помощью дроссельных клапанов можно значительно сэкономить энергию.
Например, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии на 50%.Ниже описывается снижение скорости и соответствующая экономия энергии. Помимо экономии энергии, значительно увеличивается срок службы крыльчатки, подшипников и уплотнений.
Доступно множество различных типов преобразователей частоты, которые предлагают оптимальный метод согласования производительности насоса и вентилятора с требованиями системы. Он преобразует стандартную мощность предприятия (220 В или 380 В, 50 Гц) в регулируемое напряжение и частоту для питания двигателя переменного тока. Частота, применяемая к двигателю переменного тока, определяет скорость двигателя.
Двигатели переменного тока обычно представляют собой такие же стандартные двигатели, которые можно подключать через линию питания переменного тока.За счет включения байпасных пускателей работа может поддерживаться даже в случае выхода инвертора из строя.
Преобразователи частотытакже обладают дополнительным преимуществом — увеличенным сроком службы подшипников и уплотнений насоса. Благодаря поддержанию в насосе только давления, необходимого для удовлетворения требований системы, насос не подвергается воздействию более высоких давлений, чем необходимо. Следовательно, компоненты служат дольше.
Те же преимущества, но в меньшей степени, применимы и к вентиляторам, работающим от преобразователей частоты.
Для достижения оптимальной эффективности и надежности многие специалисты получают подробную информацию от производителей.Это может включать эффективность преобразователя частоты, необходимое техническое обслуживание, диагностические возможности преобразователя частоты и общие рабочие характеристики.
Затем они проводят подробный анализ, чтобы определить, какая система даст наилучшую окупаемость инвестиций.
Дополнительные преимущества преобразователей частоты
Помимо экономии энергии и лучшего управления технологическим процессом, преобразователи частоты могут обеспечить и другие преимущества:
- Преобразователь частоты может использоваться для управления технологической температурой, давлением или расходом без использования отдельного контроллера.Соответствующие датчики и электроника используются для сопряжения управляемого оборудования с преобразователем частоты.
- Расходы на техническое обслуживание можно снизить, поскольку более низкие рабочие скорости приводят к увеличению срока службы подшипников и двигателей.
- Устранение дроссельных клапанов и заслонок также отменяет техническое обслуживание этих устройств и всех связанных с ними средств управления.
- Устройство плавного пуска для двигателя больше не требуется.
- Контролируемая скорость разгона в жидкостной системе может устранить проблемы гидравлического удара.
- Способность преобразователя частоты ограничивать крутящий момент до уровня, выбранного пользователем, может защитить приводимое оборудование, которое не может выдерживать чрезмерный крутящий момент.
Анализировать систему в целом
Поскольку процесс преобразования входящей мощности с одной частоты на другую приведет к некоторым потерям, экономия энергии всегда должна происходить за счет оптимизации производительности всей системы.
Первым шагом в определении потенциала энергосбережения системы является тщательный анализ работы всей системы.Чтобы обеспечить экономию энергии, необходимы подробные знания о работе оборудования и технологических требованиях. Кроме того, следует учитывать тип преобразователя частоты, предлагаемые функции и общую пригодность для применения.
Преобразователи частоты | Внутренняя конфигурация
Преобразователи частоты содержат три первичные секции:
- Схема выпрямителя — состоит из диодов, тиристоров или биполярных транзисторов с изолированным затвором. Эти устройства преобразуют мощность сети переменного тока в постоянный ток.
- DC Bus — состоит из конденсаторов, которые фильтруют и накапливают заряд постоянного тока. Инвертор
- — состоит из высоковольтных мощных транзисторов, которые преобразуют мощность постоянного тока в выход переменного тока с переменной частотой и напряжением, подаваемый на нагрузку.
Преобразователи частоты также содержат мощный микропроцессор, который управляет схемой инвертора для создания почти чистого синусоидального напряжения переменной частоты, подаваемого на нагрузку. Микропроцессор также управляет конфигурациями ввода / вывода, настройками преобразователя частоты, состояниями неисправности и протоколами связи.
Или для получения дополнительной информации о преобразователях частоты используйте форму ниже
Как преобразователи частоты экономят энергию
Хотите узнать больше об энергосберегающих приводах? Свяжитесь с нами |
Большинство двигателей спроектировано для вращения с заданной скоростью, зависящей от количества встроенных в них магнитных полюсов, а также напряжения и частоты питания. Они не могут изменить свою скорость . Даже для систем с фиксированной скоростью может быть трудно найти двигатель, который вращается с правильной скоростью для его целевого применения.
Следовательно, часто требуются дополнительные детали, такие как шестерни, демпферы или приводы с регулируемой скоростью или приводы с регулируемой скоростью.
Как преобразователь частоты взаимодействует с двигателем?
Приводы с регулируемой скоростью обеспечивают эффективное управление скоростью двигателей переменного тока путем изменения напряжения и частоты. Управление скоростью двигателя обеспечивает пользователям улучшенное управление процессом, снижение износа машин, повышение коэффициента мощности и значительную экономию энергии.
Большинство применений можно сгруппировать в следующие категории крутящих моментов:
- Приложения с постоянным крутящим моментом и нагрузкой: , такие как конвейеры, часто требуют пускового момента, близкого к номинальному крутящему моменту двигателя, и показывают только небольшие изменения по мере приближения к номинальной скорости;
- Приложения с линейной нагрузкой крутящим моментом: , такие как винтовые компрессоры, требуют более линейного крутящего момента, который увеличивается пропорционально скорости;
- Приложения с переменным крутящим моментом и нагрузкой: , например, вентиляторы и насосы, имеют требования к крутящему моменту, которые увеличиваются пропорционально квадрату скорости и достигают 100% крутящего момента чуть ниже номинальной скорости.
Самая значительная экономия энергии может быть достигнута в приложениях с переменной нагрузкой крутящего момента . Связь по закону куба между скоростью и мощностью означает, что снижение скорости вентилятора при нагрузке с переменным крутящим моментом на 20% может обеспечить экономию энергии на 50%. Следовательно, для большинства приложений управления перемещением снижение скорости двигателя часто является самым простым способом значительной экономии энергии.
Флюсирование по квадратичному закону
Изменение скорости нагрузок с переменным крутящим моментом может дать экономии энергии. пропорционально кубу снижения скорости.Это связано с тем, что мощность является продуктом крутящего момента и скорости, при нагрузках с переменным крутящим моментом требования по крутящему моменту возрастают пропорционально квадрату скорости. В линейном режиме напряжение-частота приводы переменного тока могут обеспечивать 100% крутящий момент до номинальной скорости двигателя.
Это означает, что для в приложениях с переменным крутящим моментом всегда имеется много запасного крутящего момента .
Закон квадратов управляет соотношением линейного напряжения и частоты, так что крутящий момент в обмотках статора двигателя снижается, что снижает потери.
Динамический режим V в F
РежимDynamic V to F разработан для приложений, в которых потери мощности в двигателе должны быть минимальными в условиях низкой нагрузки. В этом режиме привод будет изменять характеристику напряжения и частоты, применяемую к двигателю, в зависимости от уровня нагрузки, так что при малых уровнях нагрузки напряжение на двигателе снижается до заданной частоты. Это снижает ток намагничивания, что снижает потери в двигателе.
ПИД-регулирование
Приводы переменного токамогут значительно снизить потребление энергии за счет изменения скорости двигателя в точном соответствии с усилиями, необходимыми для конкретного применения.Для динамического изменения скорости двигателя требуется регулятор с обратной связью, который учитывает измеренный выход процесса. Общие области применения, в которых это используется, включают контроль давления, уровня и температуры. Наиболее распространенным методом регулирования является контур управления PID ( Пропорционально-интегрально-производная ). Все приводы Control Techniques имеют один или несколько контуров ПИД, интегрированных в продукт.
Активные передние системы (AFE)
Входной каскад привода переменного тока обычно представляет собой неуправляемый диодный выпрямитель, поэтому мощность не может быть возвращена в сеть переменного тока, что означает преобразование избыточной энергии в тепло.В системах AFE используется управляемый выпрямительный мост, позволяющий энергии течь в двух направлениях между механической системой и источником переменного тока. Это обеспечивает гораздо более высокие уровни эффективности, чем стандартные приводы в приложениях, где электрическое торможение механической системы в противном случае привело бы к потере значительного количества энергии в виде тепла.
Системы общей шины постоянного тока
Системы шин постоянного тока предлагают другой подход к снижению эксплуатационных расходов за счет циркуляции энергии между тормозным и моторным приводами.Примером применения, в котором это особенно эффективно, являются системы, в которых материал разматывается, а затем снова наматывается. При намотке важно поддерживать натяжение материала. Для этого размотчик постоянно тормозит, а намотчик постоянно работает. В идеальной системе требуемой чистой энергии как раз достаточно, чтобы покрыть системные потери.
Объединение AFE с общей системой шины постоянного тока обеспечивает максимальную гибкость, позволяя передавать энергию как между приводами, так и в двух направлениях с питанием от сети.Обычно в этих приложениях один блок AFE используется со многими приводами, подключенными к шине постоянного тока.
Control Techniques Приводы для энергосберегающих промышленных приложений:
ИнверторЭкономия энергии? Это правда? Да или нет?
Экономия энергии инвертором? Это правда?
Ответ: ДА !
В следующем материале мы разобрали некоторые вопросы клиентов об экономии энергии инверторами.Ожидайте практического эффекта экономии энергии в различных рабочих ситуациях.
Вопрос 1:
Если два идентичных двигателя работают на частоте 50 Гц, в одном используется инвертор, а в другом — нет.
Скорость вращения и крутящий момент указаны в номинальном состоянии двигателя.
Итак, может ли инвертор экономить электроэнергию?
Сколько энергии можно сэкономить?
Ответ:
В этом случае инвертор может только улучшить коэффициент мощности.
Экономия энергии инвертором не может быть реализована.
Вопрос 2:
Если крутящий момент двух одинаковых двигателей не достигает номинального крутящего момента двигателя (частота, скорость 50 Гц).
сколько энергии может сэкономить инвертор?
Ответ:
Если используется автоматический режим энергосбережения, то на этот раз инвертор может работать при пониженном напряжении, что может сэкономить часть энергии, но экономия энергии не очевидна.
Вопрос 3:
При тех же условиях
сколько можно сэкономить без нагрузки?
Какое из трех штатов экономит больше?
Ответ:
Состояние холостого хода буксируемого груза не может привести к большей экономии энергии.
Например, я думаю, что есть место для обсуждения управления «замкнутым контуром».
Замкнутый контур управления — это не только обратная связь датчика скорости.Управление частотой в векторном управлении — это управление с обратной связью, и это управление с обратной связью внутри устройства. Управление V / F относится к управлению без обратной связи. Кроме того, имеется ПИД-регулятор с обратной связью для управления температурой, давлением, расходом и другими физическими величинами, которые относятся ко всем категориям регулирования с обратной связью. И всего этого можно добиться, регулируя преобразователь частоты, поэтому понятие управления с обратной связью не следует трактовать так узко.
В некоторых случаях это может сэкономить более 40% энергии, но в некоторых случаях это будет более расточительным, чем отключение от инвертора.Инвертор экономит энергию за счет снижения напряжения при небольшой нагрузке. Энергосбережение при движении на дальние дистанции очень мало, потому что скорость не сильно меняется, даже если напряжение понижается.
Но в среде вентилятора другая среда, когда требуется небольшой ветер, двигатель снижает скорость. Мы знаем, что потребление энергии вентилятором пропорционально 1,7 мощности скорости, поэтому шаг двигателя резко упадет, и эффект экономии энергии инвертора очевиден.Если мы используем его в нефтяных скважинах, он будет тратить много энергии из-за использования тормозного сопротивления на обратном пути.
Выдувная машинаYankang использует инвертор SIEMENS, более стабильный и экономичный.
Конечно, если окружающая среда требует регулирования скорости, эффект энергосбережения инвертора относительно очевиден. В случае отсутствия регулирования скорости инвертор не будет экономить энергию, а может только улучшить коэффициент мощности.
Как электронная схема, преобразователь также потребляет электроэнергию (около 3-5% от номинальной мощности).Кондиционер из 1,5 частей также потребляет 20-30 Вт, что эквивалентно длинному свету.
Это факт, что у инвертора есть функция экономии электроэнергии в условиях промышленной частоты.
Однако для этого нужны определенные условия.
Высокая мощность для работы с вентиляторами и насосами.
Сам прибор имеет функцию экономии электроэнергии.
Длительная непрерывная работа
Это три условия, которые отражают эффект энергосбережения.
К тому же нет смысла экономить энергию или нет.
Далее идет Welfare Time, отключение инвертора из-за перегрузки является распространенной проблемой во время работы.
Итак, эта статья вам очень поможет: Причины и методы проверки отключения от перегрузки преобразователя частоты.
Если мы не добавим предварительных условий, чтобы сказать, что работа преобразователей частоты в режиме промышленной частоты может сэкономить энергию, это будет преувеличением или коммерческой шумихой.Зная происхождение, вы умело используете его, чтобы служить вам.
Мы должны обращать внимание на использование случаев и условий, чтобы правильно подать заявку. В противном случае вы не получите желаемого эффекта.
Вот и все. На этом статья про инверторную экономию энергии заканчивается.
Получили ли вы от него полезную информацию?
Если у вас есть другие вопросы по выдувной машине,
Мы подготовили различные статьи здесь: Блог выдувной машины .
Спасибо за прочтение.
.