Публикации

Доля энергозатрат в себестоимости продукции в России колеблется от 5% до 30%, что значительно выше, чем в странах с развитой рыночной экономикой. При этом большинство производственных установок в промышленности и ЖКХ используют в качестве двигателя электроагрегаты. Оснащение их частотно-регулируемыми электроприводами вместо нерегулируемых или применяемых сегодня механических и гидравлических устройств может существенно снизить потребление электроэнергии.

Основа экономии – конструкция

Частотно-регулируемый привод (ЧРП) состо­ит из асинхронного двигателя и преобразователя часто­ты (рис. 1). Электрический двигатель преобразует электричес­кую энергию в механическую и приводит в действие винтовую пару. Преобразователь частоты управляет электрическим двигателем и преобразует переменный ток одной частоты в переменный ток другой частоты. Название обус­ловлено тем, что регулирование скорости вращения двигателя зависит от изменения частоты напря­жения питания, подаваемого на двигатель от преобразо­вателя частоты.

Рис. 1. Частотно-регулируемый привод

Как показывают расчеты, подтвержденные реальными условиями эксплуатации, срок окупаемости ЧРП-систем составляет 0,5–2 года и постоянно снижается в связи с ростом цен на электроэнергию и энергоносители.

Выбираем для себя

При выборе модели преобразователя частоты следует исходить из конкретной задачи, которую должен решать электропривод: типа и мощности подключаемого электродвигателя; точности и диапазона регулирования скорости; точности поддержания момента вращения на валу двигателя.  

Следует учитывать и такие конструктивные особенности преобразователя, как размеры, форма, возможность выноса пульта управления и другие, определяющие удобство его повседневной эксплуатации.

На первом шаге при самостоятельном выборе частотного преобразователя независимо от его типа и серии необходимо поступать следующим образом:  

1. Определить номинальный выходной ток преобразователя, который необходимо выбирать равным номинальному току электродвигателя.  

2. Определить полную выходную мощность преобразователя, ориентируясь на номинальную мощность электродвигателя.

Главный параметр при выборе преобразователя – потребляемый электрический ток двигателя, поскольку он определяет режим работы выходных силовых транзисторов.  

Полная выходная мощность преобразователя в этом случае должна выбираться больше или равной номинальной мощности электродвигателя. Данная ситуация не является исключительной, т.к. в настоящее время в эксплуатации находится огромное количество асинхронных электродвигателей самых различных серий и типоразмеров, многие из которых работают уже не одно десятилетие. Преобразователи же проектируются для общепринятого стандартизированного ряда мощностей.

Индивидуальные особенности ЧП будут зависеть от конкретного промышленного механизма. В общем случае все многообразие оборудования, а следовательно, и типов ЧРП можно разделить на несколько крупных групп.

• Насосные преобразователи. Основная область использования – разнообразные приводы промышленных механизмов с «вентиляторной нагрузкой» (насосы, вентиляторы, компрессоры).  

• Преобразователи общепромышленного применения. Они широко используются в производственных линиях, технологическом оборудовании, легко адаптируются к разным видам нагрузки (ПТО, прокатные станы, металлообрабатывающее оборудование). 

 • Преобразователи векторного типа. Рекомендуются для механизмов с динамично меняющимися характеристиками и тяжелыми условиями пуска (экструдеры, дозаторы, шнековые механизмы).

Множество вариантов

Оборудование, созданное с применением ЧРП, производят многие западные производители, за рубежом такие технологии активно внедряются уже более тридцати лет. Так, например, шведский концерн АТЛАС-КОПКО впервые представил компрессор с частотным приводом в начале 90-х гг. XX в. Среди других известных производителей, активно использующих ЧРП, можно отметить ABB, Siemens, General Electric, OMRON, DANFOSS, GRUNDFOS и многих других.

На уральском рынке ЧРП-системы предлагают и продвигают такие компании, как «Русские моторы «Сила» (www.rmsila.com), «Уралтехмаркет» (www.uraltm.ru), НТЦ «Приводная техника» (www.ecolite.ru), инженерная группа «ИВА» (www.igiva.ru), предприятие «РОБИТЭКС» (www.robiteks.ru), НПП «Техпром» (www.techprom.net), холдинг «Интэкс-Сервис» (www.project-service.ru).

Среди собственных оригинальных разработок можно выделить дроссельный регулируемый электропривод, изобретенный и внедренный в производство специалистами ООО «Горнозаводское объединение» и кафедры электропривода ЮУГУ (подробнее – ТС № 7 (28), август 2005 г.).

Регулируемые электроприводы на базе частотных преобразователей обеспечивают при использовании уменьшение энергозатрат, экономию перекачиваемых сред, снижение эксплуатационных затрат, повышение качества производства, контроль технологических и производственных процессов. Очевидно, что области их применения будут только расширяться.

Нина Сагадеева

Продолжение темы – «Применение частотно-регулируемого привода в компрессорных системах» –

читайте в ТС № 9 (51), сентябрь, 2007.

ТехДетали

По разным оценкам, экономия электроэнергии при внедрении ЧРП составляет:

· насосные установки – 25–30%;

· компрессоры – до 40%;

· вентиляторы – до 30%;

· центрифуги – 30–50%;

· дымососы – 30–80%;

· применение приводов в насосных установках холодной и горячей воды позволяет снизить непроизводительный расход воды на 10–15% и тепла на 8–10%.

ТехЭкспертиза

Александр Пермяков, ст. инженер ЗАО «Уралтехмаркет»:

– В процессе эксплуатации довольно часто возникают проблемы, связанные с несоответствием степени защиты окружающей среде преобразователя частоты (ПЧ) – одной из основных частей ЧРП. Большая часть фирм-производителей выпускают ПЧ степени защиты IP20 и даже IP00 (для больших мощностей). Это означает, что ПЧ не защищен от попадания влаги и защищен от попадания предметов Ø > 10 мм (для IP00 – не защищен).

Обеспечить защиту ПЧ можно несколькими способами.

1. Установка ПЧ со степенью защиты IP20/IP00 в шкаф IP54 с закрытой циркуляцией воздуха; теплоотвод через стенки шкафа. Система полностью автономна, при больших мощностях – большой размер шкафа.

2. Установка ПЧ со степенью защиты IP20/IP00 в шкаф IP54 с принудительной вытяжкой через дополнительный вентилятор с фильтром – уменьшается размер шкафа, по сравнению с вариантом 1. Требуется периодическая чистка/замена фильтра, система уязвима к агрессивным газам и частицам, проникающим через фильтр.

3. Установка ПЧ со степенью защиты IP 54 и выше – оптимальный вариант для многих применений. Но стоимость такого ПЧ на 5–20% выше, чем обычного: не все производители выпускают.

4. Установка ПЧ со степень защиты IP20/IP00 в помещении, где нет повышенной запыленности и влажности. Особенности: ограничения по длине кабеля от ПЧ к двигателю, стоимость прокладки длинных кабелей.

Очевидно, что, перед тем как выбрать оптимальную схему защиты ПЧ, необходимо произвести экономический расчет целесообразности применения той или иной схемы.