Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Провода и кабели | Электрические схемы
Про электричество | Автоматизация | Тренды, актуальные вопросы | Обучение электриков | Контакты



Откройте для себя мир систем электропривода. Узнайте о компонентах, конструктивных особенностях и принципах работы электроприводов. Ознакомьтесь с последними исследованиями в этой области и получите всестороннее представление о технологии электропривода.

 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / Электропривод / Преимущества применения современных энергосберегающих электроприводов


 Школа для электрика в Telegram

Преимущества применения современных энергосберегающих электроприводов



Электрические приводы — это устройства, используемые для управления выходной мощностью двигателя. Они являются важными инструментами повышения энергоэффективности.

Благодаря новым эффективным двигателям, подходящим преобразователям и современными приложениями IIoT (промышленный Интернет вещей) можно значительно повысить эффективность использования ресурсов, сэкономить средства при их эксплуатации и снизить затраты в течение жизненного цикла.

Электрический энергосберегающий привод

Около 80% потребляемой электроэнергии приходится на электродвигатели, энергоэффективность которых обычно не соответствует современным стандартам и которые часто совершенно не соответствуют требованиям технологического процесса.

Поскольку стоимость энергопотребления двигателя в течение всего срока его службы составляет до 97% от общих затрат, стремление к максимально эффективным решениям является важным вопросом экономической целесообразности.

Прогнозируется, что к 2050 году текущий мировой объем производства удвоится. А вместе с этим будет расти и спрос на электроприводы. В то же время это также открывает возможности для экономии благодаря умным системным решениям.

Последние исследования показывают, что при покупке нового электропривода можно сэкономить в среднем до 30% затрат на электроэнергию.

Даже просто заменив старый двигатель на современный, соответствующий более высокому классу эффективности, можно добиться экономии энергии в среднем до 6 %.

В случае регулируемых приводов потенциал экономии во многих случаях даже выше по сравнению с нерегулируемыми приводами с фиксированной скоростью. Таким образом, в зависимости от применения эффективность может быть увеличена до 30%.

Хотя эти частичные меры и приводят к значительной экономии, этот эффект наиболее выражен в случае оптимизации всей системы. Если удастся повысить КПД двигателя, добавить возможность регулирования скорости и осуществить общий мониторинг на основе современных цифровых средств, то затраты энергии можно сократить до 60 %.

Благодаря энергоэффективным компонентам и решению по оптимизации можно сэкономить до 60 % затрат на всей приводной системеБлагодаря энергоэффективным компонентам и решению по оптимизации можно сэкономить до 60 % затрат на всей приводной системе

Сетевые решения и последовательный анализ системных данных являются лучшими решениями для повышения энергоэффективности электроприводов.

Энергосберегающие регулируемые электроприводы

Продукты, которые предлагают мировые компании-производители электротехнического оборудования отвечают всем требованиям этой концепции — это, например, экономичные двигатели, высокопроизводительные преобразователи и идеально настроенные решения для оцифровки, которые также способствуют оптимизации общей энергоэффективности новых систем.

Однако, безусловно, нет необходимости сразу же приобретать новые системы в любой ситуации. Даже старые часто можно модифицировать, чтобы они стали более энергоэффективными с помощью соответствующей модернизации.

Пример расчета с Siemens SinaSave

Пример расчета с Siemens SinaSave: двигателя класса эффективности IE2 с управлением дроссельной заслонкой по сравнению с синхронным реактивным двигателем (IE4) и преобразователем SINAMICS G120

Частотный преобразователь управляет скоростью и крутящим моментом двигателя переменного тока путем преобразования фиксированной частоты и входного напряжения в переменную частоту и выходное напряжение. Производительность системы можно значительно повысить, контролируя скорость так, чтобы она точно соответствовала нагрузке.

Наряду с оптимизацией системы и эффективностью двигателя, управление двигателем с частотным преобразователем является одной из трех основных областей для достижения экономии энергии. Экономия будет зависеть от характера и изменчивости нагрузки и общего количества часов работы.

Производительность современных двигателей переменного тока с частотными преобразователями теперь полностью соответствует характеристикам регулируемых систем постоянного тока.

Так как затраты на техническое обслуживание двигателей переменного тока значительно ниже, что делает рентабельной их замену на двигатели переменного тока.

Электродвигатели на промышленном предприятии

В настоящее время производительность большинства используемых двигателей для насосов обычно регулируется дросселированием, что приводит к значительному количеству отработанного тепла и, следовательно, к большим потерям энергии.

При использовании частотно-регулируемого синхронного реактивного двигателя можно добиться экономии энергии более чем на 46 %

Современные преобразователи частоты и высокоэффективные двигатели могут экономить от 20% до 50% энергии в типичных промышленных приложениях, таких как насосы, вентиляторы или компрессоры, по сравнению со старыми нерегулируемыми системами (смотрите - Особенности современных частотных преобразователей).

Поскольку современные электроприводы с регулируемой скоростью имеет непосредственный доступ к важной информации о процессе, такой как скорость двигателя и крутящий момент, он может действовать как эффективный датчик управления технологическим процессом. Эти данные можно сделать доступными для диагностики, удаленного мониторинга и оптимизации процессов с помощью цифровых решений.

Оптимизация цифровых процессов

Системы измерения и мониторинга являются неотъемлемой частью управления различными современными производственными процессами.

Эти системы обеспечивают ценную информацию о производительности объекта и оборудования и помогают лучше управлять использованием энергии и затратами, улучшая обратную связь и оптимизацию системы. Современные разработки снижают затраты, делая усовершенствованные измерения все более жизнеспособным предложением.

Крупные производственные предприятия могут иметь сотни датчиков, ежедневно генерирующих огромные объемы данных. Теперь эти данные можно обрабатывать с помощью методов искусственного интеллекта. В дополнение к мощному компьютерному оборудованию сложное программное обеспечение для анализа данных превращает огромные объемы данных в полезную информацию.

Измерение и мониторинг также могут быть связаны с технологиями управления для гибкого и сложного управления оборудованием. Это значительно повышает точность производства, выход продукции, качество и согласованность.

Электропривод автоматической линии

Основой современных электроприводов являются интеллектуальные датчики и аналитические инструменты, которые контролируют, согласовывают и улучшают все технологические потоки и являются частью системного подхода более высокого уровня.

Частотные преобразователи нового поколения предназначены для подключения к Интернету и предлагают единую точку подключения для множества датчиков и точек данных. Это позволяет проводить быстрый анализ производительности системы и прогнозное планирование технического обслуживания и ремонта оборудования. Современный электропривод может уведомлять операторов по смартфону до того, как произойдет сбой.

Об особенностях оптимизации цифровых процессов в электроприводах подробно смотрите здесь:

Современные энергоэффективные электроприводы - тенденции и перспективы

Четыре тенденции в управлении приводом

Управление рекуперацией энергии

Важным моментом в процессе повышения энергоэффективности всей системы является решение проблемы накопления энергии.

Например, компания Erfeba lngo Kneer установила новый стандарт энергоэффективности, создав новый способ применения электроприводов в многоярусной системе хранения энергии.

В состав системы входит генератор, позволяющий электроприводам многократно преобразовывать и использовать кинетическую энергию процессов разгона и торможения при перемещении картриджа: это как американские горки с гондолой, движущейся вверх и вниз, только гораздо более гибкой. В этом конкретном случае удалось снизить энергопотребление системы на 64%.

Даже помимо хранения и транспортировки огромное количество энергии можно сохранить в хранилищах энергии и электрических сетях — практически во всех отраслях и приложениях, где электродвигатели перемещают большие массы в противоположных направлениях. Например, в бумажной промышленности, где энергия торможения преобразуется в кинетическую энергию приводов.

Энергия может преобразовываться из кинетической энергии в электрическую энергию, а затем в химическую энергию в фазе рекуперативного торможения. Затем эти преобразования происходят в обратном порядке во время ускорения электродвигателя.

Рекуперативные частотно-регулируемые электроприводы могут обеспечить значительную экономию энергопотребления по сравнению с частотно-регулируемыми электроприводами с тормозными резисторами.

При использовании традиционных резисторных и механических методов торможения энергия должна рассеиваться, так как в электрощитовой часто требуется тепло и дополнительное охлаждение. При использовании рекуперативного торможения энергия торможения не теряется в виде тепла.

Отсутствие внешних компонентов торможения также означает, что рекуперативные электроприводы представляют собой единое компактное решение, которое сводит к минимуму требуемую площадь для установки, а также снижает затраты на проектирование и оборудование. Это может привести к значительной экономии затрат на строительство шкафа.

Например, годовая экономия на кране для обработки отходов, оснащенном подъемным двигателем мощностью 55 кВт, двигателем дальнего хода мощностью 9 кВт и двигателем тележки мощностью 4,5 кВт, составила 15,6 мегаватт-часа (МВтч) на основе измерений на площадке заказчика, что соответствует 32% в экономии энергии по сравнению с использовавшейся ранее технологией резистивного торможения.

Смотреть на всю систему в целом хорошо во всех областях, в которых используются электроприводы: речь идет не только об оптимизации самого электропривода, но прежде всего об эффективном использовании синергии между компонентами, что позволяет достичь максимально возможной выгоды в области экономии средств.

Ассортимент современных двигателей, приводов и цифровых решений предлагает оптимальные решения для текущих и будущих стандартов энергоэффективности.

Электродвигатель с регулируемой скоростью

Управление электроприводом и техническое обслуживание

Правильно обслуживаемый электропривод может работать на 15% эффективнее. Стоит внедрить программу технического обслуживания электропривода.

Крупный промышленный объект может содержать тысячи двигателей, при этом обычно большая часть электроэнергии потребляется всего несколькими важными системами.

Техническое обслуживание электроприводов в соответствии с графиком принесет наибольшую выгоду с самой быстрой окупаемостью.

Использование энергии двигателя можно контролировать с помощью приборов учета электроэнергии. Датчики могут помечать потенциальные проблемы до того, как они вызовут проблемы.

При оценке двигателей следует учитывать время работы, условия окружающей среды и последствия отказа.

Проверки можно проводить с помощью инфракрасного теплового сканера для выявления двигателей, которые работают в перегретом состоянии.

Существует ряд задач по техническому обслуживанию для обеспечения оптимальной работы двигателей:

  • Содержание двигателей и вентиляторов в чистоте.
  • Проверка на чрезмерную вибрацию, которая может быть признаком несоосности двигателя;
  • Проверка электрических соединений в месте подключения питающих кабелей, которые могут быть ослаблены или повреждены;
  • Обеспечение охлаждения двигателей за счет правильной вентиляции;
  • Смазка двигателей, подшипников, редукторов и цепных передачи в соответствии с интервалами, рекомендованными производителем, и спецификациями смазочных материалов;
  • Контроль ременных передач, которые должны быть чистыми и правильно натянутыми;
  • Замена двигателей на предприятии в соответствии с фактическими измеренными нагрузками;
  • Замена старых двигателей по результатам диагностики до того, как они выйдут из строя.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика