НАЗНАЧЕНИЕ
ЭНЕРДЖИСЕЙВЕР обеспечивает плавный пуск электродвигателя с последующей оптимизацией его работы в зависимости от нагрузки, что позволяет снизить энергопотребление, вибронагруженность приводимого двигателя и оборудования в целом, нагрев двигателя, уровень шума. В итоге значительно повышаются потребительские качества и надежность совместно используемых электродвигателей и механизмов.
ПРИНЦИП РАБОТЫ КОНТРОЛЛЕРОВ ЭНЕРДЖИСЕЙВЕР
Асинхронные электродвигатели являются наиболее часто применяемыми устройствами для привода промышленных и бытовых машин и механизмов. Это обусловлено их относительно низкой стоимостью, относительно высоким КПД, простотой конструкции и, следовательно, их надежностью.
Основные проблемы, возникающие при эксплуатации таких двигателей, сводятся к невозможности согласования создаваемого ими момента с моментом нагрузки, как во время пуска, так и во время работы, а также высокий пусковой ток.
Во время пуска крутящий момент обычно достигает 150-200%, он ускоряет нагрузку до достижения полной скорости вращения за доли секунды, что может привести к выходу из строя кинематической цепи привода. В то же самое время стартовый ток может быть в 8-10 раз больше номинального, порождая проблемы со стабильностью питания и повышенным износом электрической части оборудования.
Когда двигатель работает с пониженной нагрузкой, его КПД падает вследствие того, что создаваемый магнитный поток слишком велик по отношению к магнитному потоку, достаточному для создания вращающего момента, необходимого для преодоления момента нагрузки.
Типичный трехфазный асинхронный электродвигатель, работающий с полной нагрузкой, обладает относительно высоким КПД, достигающим 80-96%. Однако, как показано на рисунке 1а, КПД двигателя резко падает, если нагрузка снижается. Падение КПД особенно ощутимо, когда нагрузка снижается до значений менее 50% от номинальной. В действительности электродвигатели довольно редко работают на полную мощность. Подавляющее большинство двигателей работают с нагрузкой, значительно ниже номинальной вследствие того, что при проектировании электропривода они были выбраны с так называемым «конструктивным запасом», а так же из-за естественных колебаний нагрузки в условиях конкретного технологического процесса.
НАЗНАЧЕНИЕ
ЭНЕРДЖИСЕЙВЕР обеспечивает плавный пуск электродвигателя с последующей оптимизацией его работы в зависимости от нагрузки, что позволяет снизить энергопотребление, вибронагруженность приводимого двигателя и оборудования в целом, нагрев двигателя, уровень шума. В итоге значительно повышаются потребительские качества и надежность совместно используемых электродвигателей и механизмов.
ПРИНЦИП РАБОТЫ КОНТРОЛЛЕРОВ ЭНЕРДЖИСЕЙВЕР
Асинхронные электродвигатели являются наиболее часто применяемыми устройствами для привода промышленных и бытовых машин и механизмов. Это обусловлено их относительно низкой стоимостью, относительно высоким КПД, простотой конструкции и, следовательно, их надежностью.
Основные проблемы, возникающие при эксплуатации таких двигателей, сводятся к невозможности согласования создаваемого ими момента с моментом нагрузки, как во время пуска, так и во время работы, а также высокий пусковой ток.
Во время пуска крутящий момент обычно достигает 150-200%, он ускоряет нагрузку до достижения полной скорости вращения за доли секунды, что может привести к выходу из строя кинематической цепи привода. В то же самое время стартовый ток может быть в 8-10 раз больше номинального, порождая проблемы со стабильностью питания и повышенным износом электрической части оборудования.
Когда двигатель работает с пониженной нагрузкой, его КПД падает вследствие того, что создаваемый магнитный поток слишком велик по отношению к магнитному потоку, достаточному для создания вращающего момента, необходимого для преодоления момента нагрузки.
Типичный трехфазный асинхронный электродвигатель, работающий с полной нагрузкой, обладает относительно высоким КПД, достигающим 80-96%. Однако, как показано на рисунке 1а, КПД двигателя резко падает, если нагрузка снижается. Падение КПД особенно ощутимо, когда нагрузка снижается до значений менее 50% от номинальной. В действительности электродвигатели довольно редко работают на полную мощность. Подавляющее большинство двигателей работают с нагрузкой, значительно ниже номинальной вследствие того, что при проектировании электропривода они были выбраны с так называемым «конструктивным запасом», а так же из-за естественных колебаний нагрузки в условиях конкретного технологического процесса.
Каким образом ЭС снижает напряжение? ЭС использует традиционную для устройств плавного пуска схему встречно-параллельно включенных тиристоров (См. рисунок За). Тиристор - электронный прибор, представляющий собой управляемый диод. Он открывается при подаче управляющего импульса и закрывается при переходе проходящего через него тока через ноль. Открывая тиристор с большей или меньшей задержкой по времени, возможно «вырезать» соответствующую часть синусоиды питающего напряжения. Эпюры напряжения на выходе тиристорного блока представлены на Рисунке 4а. Таким образом, среднее напряжение на выходе устройства будет меняться пропорционально изменению времени задержки открытия тиристора. Поскольку подобный принцип регулирования напряжения предполагает, что в те интервалы времени, когда тиристоры остаются закрытыми, ток через обмотки двигателя не протекает, отбора мощности из питающей сети в эти моменты не происходит. Ротор двигателя в эти интервалы времени вращается по инерции.
Каким образом осуществляется определение оптимального момента открытия тиристоров? Обмотки двигателя представляют собой активно-индуктивную нагрузку. Активная часть сопротивления зависит только от температуры обмотки. Реактивное (индуктивное) сопротивление зависит от момента нагрузки, приложенного к ротору двигателя. Его величина тем больше, чем меньший момент нагрузки приложен. Величина реактивного сопротивления влияет на фазовый сдвиг между напряжением и током в цепи (см. Рисунок 5а). Таким образом, измеряя фазовый сдвиг, возможно однозначно судить о величине нагрузки по отношению к номинальной. Снижение напряжения соответственно уменьшению величины нагрузки приводит к уменьшению индуктивной части сопротивления. Вследствие этого, помимо уже упомянутого снижения потребления активной мощности при понижении напряжения, снижение активной части тока уменьшает потери, равные произведению квадрата тока на активное сопротивление обмоток. Поскольку реактивный ток, как и активный, греет проводники, его снижение так же приводит к уменьшению активного сопротивления обмоток двигателя, что обеспечивает дополнительную экономию энергии, выделявшейся в виде тепла. Кроме того, уменьшение реактивной части сопротивления снижает отрицательное влияние реактивной нагрузки на питающую сеть, уменьшая фазовый сдвиг между током и напряжением, а также реактивную мощность.
Используя мощный микроконтроллер, ЭС мгновенно оценивает нагрузку на валу двигателя, сравнивает ее с конструктивной мощностью двигателя и в случае пониженной нагрузки снижает напряжение, подаваемое на двигатель, добиваясь того, чтобы двигатель работал на своем расчетном скольжении и, как следствие, с максимальным КПД. При этом частота вращения двигателя не изменяется. Время реакции ЭС на изменение нагрузки составляет сотую долю секунды, что позволяет даже при динамично меняющихся нагрузках отслеживать режим максимального КПД.
Поскольку устройства плавного пуска строятся по тому же принципу, что и ЭНЕРДЖИСЕЙВЕР, в оборудовании ЭС предусмотрена функция плавного пуска. Только благодаря тому, что контроллеры ЭНЕРДЖИСЕЙВЕР рассчитаны на тяжелые тепловые режимы, а в программном обеспечении используются эффективные ноу-хау, ЭС обеспечивает пуск оборудования, характеризующегося тяжелыми пусковыми режимами «номинал в номинал», с чем не справляются обычные устройства плавного пуска.
В условиях, когда не требуется регулировать число оборотов двигателя, ЭС идеально подходит для целей энергосбережения и решения проблемы плавного пуска. На сегодняшний день по совокупности потребительских качеств и цены аналогов данному оборудованию на рынке нет.
ПОСТРОЕНИЕ КРИВОЙ РАЗГОНА
С версии 2.0.3.4 и р.0.4.0 (номер отображается на дисплее при включении контроллера, после выхода из меню или нажатия F1) появилась возможность строить кривую разгона по трем отрезкам отдельно, что позволяет в некоторых случаях добиться наиболее оптимальной разгонной характеристики. Для этих версий вводятся дополнительные пояснения.
Графики тока (огибающие положительных полуволн) при пуске в зависимости от настроек меню приведены на стр. 15 (Рис. 6а). Общее время разгона Т < tu+ti1+ti2 или Т > ti1 +ti2,
где tu - время начального участка, на котором программа управления определяет начальную точку и регулирует напряжение, рекомендуется устанавливать равным 5-10 секундам. Программа автоматически переходит на кривую регулирования по току по окончании измерения необходимых параметров (обычно 1-2 секунды).
ti1 и ti2 - слагаемые времени разгона. Интенсивность за И -интенсивность роста тока (в %%) на отрезке времени til, интенсивность роста тока на отрезке времени ti2, определяется как (100-ti1)%.
Например, til =ti2, Интенсивность за i1 =50% - синяя линия
ti1<ti2, интенсивность за i1=20% - зеленая линия (оптимальная разгонная характеристика для большинства применений)
ti1<ti2, интенсивность за i1=80% - красная линия, подходит только для пуска оборудования, характеризующегося тяжелыми пусковыми режимами.
