Электродвигатели переменного тока для привода механизмов применяются повсеместно из-за простоты, надёжности и относительно небольшой стоимостью этих машин.
Основной недостаток синхронных и асинхронных электродвигателей — постоянная частота вращения ротора, которая практически не зависит от нагрузки, и как следствие – постоянное потребление электроэнергии.
Подавляющее большинство систем и механизмов, в которых используются электродвигатели, работают в режимах с переменной нагрузкой, что позволяет применять такие приборы, как преобразователи частоты, которые могут точно управлять скоростью и моментом электродвигателя по заданным параметрам в соответствии с характером нагрузки. Это, в свою очередь, позволяет осуществлять точное регулирование практически любого процесса в наиболее экономичном режиме, без тяжёлых переходных процессов в технологических системах и электрических сетях.
Для справки.
Частотный преобразователь — это электронное устройство, предназначенное для преобразования сетевого однофазного или трехфазного переменного тока частотой 50 (60) Гц в одно или трехфазный ток частотой от 1 до 800 Гц. В основе устройства – микропроцессор, управляющий силовыми ключами, а также вспомогательные устройства, обеспечивающие защиту, контроль, обратную связь, и даже, в некоторых моделях, удаленное управление при помощи сети интернет.
Возьмем конкретный пример: насосную станцию жилищного кооператива.
Характеристики насоса: многоступенчатый вертикальный осевой центробежный насос.
| Напор H м | 35 |
| Подача Q м3/ч | 50 |
| Мощность двигателя P кВт | 18,5 |
| Напряжение питания V | 380 |
| Норма подачи % | >10 |
| КПД % | 94,4 |
| Плотность среды гк/м3 | 1 |
Известно, что практически всё насосное оборудование, связанное с работой по перекачке жидкостей, из-за технологических особенностей имеет не полную загрузку по часам суток, дням недели, месяцам года.
При неравномерном графике разбора воды необходимое давление в трубопроводе поддерживал оператор с помощью задвижек (дросселей). При этом, насос , и во включенном состоянии потребляет всегда одинаковую мощность.
Также, частота вмешательства оператора всегда меньше требуемой (давление в системе может не соответствовать заданному).
Известно, что мощность, потребляемая насосом, находится в кубической зависимости от скорости вращения рабочего колеса.
P=f(Q3).
То есть, уменьшение скорости вращения рабочего колеса насоса в 2 раза приводит к уменьшению мощности потребляемой насосом в 8 раз. Производительность насоса Q прямо пропорциональна скорости вращения рабочего колеса насоса.
Рассмотрим тот же насос с применением частотного преобразователя. (На примере преобразователя доступного, но уже зарекомендовавшего себя бренда AE-technology – серии AE-V81, специально разработанного для насосов, систем отопления, кондиционирования и вентиляции).
Функциональные особенности устройства:
- Управление двигателем насоса
- Управление защитами и сигнализацией
- Обеспечение мониторинга
- Обеспечение плавного запуска
- Обеспечение реверса
- Обеспечение обратной связи (подключение аналоговых и цифровых датчиков).
- Изменение скорости вращения двигателя
- встроенный ПИД-регулятор;
- функция переключения насосов, позволяющая управлять насосной станцией до 5 насосов с оптимизацией износа насосных агрегатов;
- «подхват на ходу» вне зависимости от направления вращения двигателя;
- отказоустойчивость: работа при 50% просадке напряжения, устойчивость к различным сетевым помехам, работа при температуре до + 50°C без снижения выходной мощности.
В принципе, на вопрос «Зачем это нужно?», ответ дает сам перечень функция прибора.
Но, все же, что мы получаем при применении правильно настроенного частотного преобразователя AE-technology серии AE-V81, с соответствующими датчиками, на нашей насосной станции?
- Автоматическое поддержание заданного давления воды в системе при разных режимах разбора.
- Плавный пуск и останов двигателя (снижение ударных нагрузок и вероятности выхода из строя).
- Мониторинг состояния системы.
- Защиту от перенапряжений и сетевых помех.
- Работа в автоматическом режиме, что позволяет исключить ошибки оператора.
И, наконец, еще один, возможно, самый важный аспект применения частотного преобразователя.
В последнее время есть устойчивая тенденция к повышению тарифов на электрическую энергию.
Например, за последний год (с сентября 2014 по сентябрь 2015), тарифы для предприятий выросли на 20% (со 1,48 грн до 1,82 грн за 1 кВтч).
Рассмотрим работу нашей насосной станции в обычном режиме (см. таблицу):
| Время работы, ч | 0 ч | 1 ч | 3 ч | 5 ч | 10 ч | 4 ч | 1 ч | 0 ч | 0 ч | 0 ч |
| Мощность, % | 100% | 90% | 80% | 70% | 60% | 50% | 40% | 30% | 20% | 10% |
В таком режиме, наш насос за 1 (один) год работы:
— Без частотного преобразователя потребит энергии – 147095 кВтч (реактивная мощность — 95014 kWar), 147095 кВтч х 1,82 грн = 267689 грн 24 коп.
— С частотным преобразователем потребит энергии – 89320 кВтч (реактивная мощность — 525 kWar), 89320 кВтч х 1,82 грн = 162562 грн 40 коп.
(все приведенные цифры получены при помощи программы ECO8 от Шнейдер Электрик)
Прямая выгода в деньгах составляет – 267689,24 – 162562,4 = 105126 грн 84 коп.
Кроме этого, есть косвенные выгоды: уменьшение затрат на ремонты оборудования, уменьшение расходов на обслуживающий персонал.
Очень красноречивый ответ на вопрос, нужен ли частотный преобразователь!
А вы уже применяете частотные преобразователи?
Нет? Тогда мы идем к вам!
