Prom Electric
СПб, Черниговская, 8В
mail@prom-electric.ru
+7 (812) 952-38-45
+7 (921) 952-38-45
Оформление заказа
\/
Благодарим за обращение!

Применение аккумуляторов для питания частотно-регулируемого электропривода

 

Экономические потери, связанные с перерывами в работе электроприводов из-за исчезновения сетевого электропитания могут быть весьма высоки. В первую очередь это утверждение относится к электроприводам ответственных подъемно-транспортных механизмов, кроме того к электроприводам промышленных установок, не допускающих перерывов технологического цикла (обработка горячего металла, обеспечение протеканий химических реакций и т.п.). Таким образом, повышение надежности электропитания электроприводов упомянутого оборудования является весьма актуальной технической задачей.

 

В представленной статье рассматриваются результаты разработки устройства, обеспечивающего бесперебойное питание частотно-регулируемого электропривода по схеме ПЧ-АД, состоящей из неуправляемого выпрямителя, звена постоянного тока (ЗПТ) и автономного инвертора напряжения. Такие схемы регулируемого асинхронного электропривода получили сегодня массовое распространение как в установках общепромышленного, так и специального назначения.

 

Широко известно, что, когда требуется обеспечить надежное электропитание технологического агрегата с рассматриваемым типом электропривода, пользователь прибегает к универсальному решению, применяя типовой источник бесперебойного питания (ИБП) со встроенным аккумулятором. Такой ИБП содержит соединенные последовательно выпрямитель и автономный инвертор напряжения, а между выпрямителем и инвертором к внутренним шинам постоянного напряжения ИБП подключена аккумуляторная батарея. Выпрямитель ИБП преобразует переменное напряжение сети в постоянное, из которого при помощи инвертора вновь формируется переменное напряжение с характеристиками сети. Если напряжение в основной сети становится ниже допустимого или отключается, инвертор начинает питаться от аккумуляторной батареи. При восстановлении уровня напряжения до номинального значения выпрямитель опять начинает заряжать батарею и питать инвертор.

 

Включение такого ИБП между сетью и преобразователем электропривода способно обеспечить бесперебойное питание ответственного частотно-регулируемого электропривода. Однако существенными недостатками этого решения будут являться не только высокие капитальные затраты но и заметное снижение КПД всей системы из-за дополнительного двойного преобразования энергии в ИБП подобного типа.

 

Уместно отметить, что частотно-регулируемый электропривод рассматриваемого типа, как правило, снабжен тормозным резистором (прежде всего – на подъемно-транспортном оборудовании), из-за чего имеют место неоправданные потери электроэнергии в тормозных режимах работы электропривода.

 

Более рациональным, чем применение типового ИБП, является решение проблемы обеспечения бесперебойного питания системы ПЧ-АД путем подключения аккумуляторной батареи (АБ) нужной энергоемкости непосредственно к звену постоянного тока частотно-регулируемого электропривода. Многие производители ПЧ в своих каталогах представляют возможность такого подключения, как способ обеспечения резервного питания электропривода. Однако при этом предполагается аварийная остановка электропривода при потере сетевого питания, с последующим пуском в работу после завершения подключения АБ. Очевидно, что предполагается соответствующая пауза в движении вала электропривода, что, как было отмечено выше, не всегда допустимо для ряда ответственных механизмов. Кроме того, предполагается, что пользователь самостоятельно решает проблему периодического заряда АБ.

 

Представляемое в докладе электронное устройство по своему назначению является блоком управления бесперебойным питанием (БУБП). Этот блок легко подключается к стандартному клеммнику ПЧ вместе с АБ, имеющей нужные параметры по условиям обеспечения номинального режима работы ПЧ требуемой длительности (см. рис.1).

 

Основная функция БУБП – обеспечивать подключение звена постоянного тока и автономного инвертора напряжения ПЧ к питанию от АБ, а также обратное переключение (при восстановлении напряжения питающей сети), без остановки вала электропривода.

 

Также разработанный БУБП способен одновременно выполнять функцию подключения ЗПТ к АБ для обеспечения заряда аккумуляторов, когда АД работает в генераторном режиме при торможении механизма. Данная функция также известна, как рекуперация энергии. Благодаря этой весьма привлекательной функции БУБП позволяет решить две важных задачи: - обеспечить защиту конденсатора ЗПТ от перенапряжения, что при существующих массовых решениях обеспечивается применением тормозного модуля ПЧ, направляющим энергию с конденсатора на упомянутый выше тормозной резистор; - исключить потери электроэнергии, генерируемой при торможении механизма путем ее накопления в аккумуляторах.

 

Вторая из этих задач решается с использованием в качестве ключа, подключающего АБ в таком режиме, транзисторного ключа, имеющегося в штатном тормозном модуле ПЧ, и предназначенного для коммутаций в цепи разряда конденсатора ЗПТ на тормозной резистор.

 

Важно отметить, что разработанный БУБП, обеспечивает не только накопление генерируемой при торможении энергии, но и возможность полезного ее использования при работе привода в двигательном режиме даже при исправной сети. Напомним при этом, что электроприводы подъемно-транспортных механизмов примерно половину времени своего рабочего цикла работают в режиме рекуперативного торможения.

 

Логика работы БУБП в этом режиме такова, что после снижения напряжения на батарее аккумуляторов (из-за расхода энергии в двигательном режиме) до уровня, соответствующего разряду аккумулятора примерно на 10 - 15%, к ЗПТ подключается выпрямитель и дальнейшая работа привода продолжается в штатном режиме при питании от сети. 

Схема источника бесперебойного питания с частотным преобразователем

 

При переходе же двигателя в режим генераторного торможения напряжение звена постоянного тока начинает увеличиваться и при значении, определяемом настройкой ПЧ, открывается ключ тормозного модуля, подсоединяющий аккумуляторную батарею к звену постоянного тока. Происходит заряд батареи, который останавливается с окончанием тормозного режима. Когда заряд АБ достигнет номинального значения, питание от сети прекращается, двигатель начинает работать от аккумуляторов и весь цикл повторяется. При этом, в случае отключения напряжения сети происходит подсоединение аккумуляторной батареи без остановки двигателя и электропривод имеет возможность продолжить работу в течение времени, определяемого емкостью батареи.

 

Таким образом, в предлагаемой системе энергия рекуперативного торможения двигателя запасается в аккумуляторе, а затем может использоваться в двигательном режиме работы как с целью экономии электроэнергии, потребляемой из сети, так и в качестве резервного источника при отключении напряжения питающей сети.

 

Разработанный БУБП в комплекте с АБ может рассматриваться производителями как самостоятельный вид дополнительного оборудования – Источник Бесперебойного Питания ПЧ (на рис.1 ИБП ПЧ обведен пунктиром) для тех пользователей ПЧ, которые предъявляют повышенные требования как к отказоустойчивости электропривода при потере сетевого питания, так и к энергоэффективности своего оборудования.

 

Литература:
АЭП-2014

 

 

Разработка электроники на заказ в Санкт-ПетербургеМодернизация оборудования в Санкт-Петербурге
Ремонт частотных преобразователей в Санкт-ПетербургеРемонт частотных преобразователей Siemens в Санкт-Петербурге
Ремонт серводрайверов и сервоусилителей в Санкт-ПетербургеНастройка частотных преобразователей в Санкт-Петербурге
Ремонт АИД-70 в Санкт-ПетербургеРемонт устройств плавного пуска в Санкт-Петербурге
Купить шкаф управления в Санкт-ПетербургеРемонт шкафов управления в Санкт-Петербурге
Услуги электронщика в Санкт-ПетербургеРемонт технологического оборудования в Санкт-Петербурге
Ремонт панелей оператора в Санкт-ПетербургеРемонт прессов в Санкт-Петербурге
Ремонт КИП и автоматики в Санкт-ПетербургеРемонт контроллеров в Санкт-Петербурге
Автоматизация технологических процессов в Санкт-ПетербургеМонтаж оборудования в Санкт-Петербурге
Ремонт плат управления кондиционеров в Санкт-ПетербургеРемонт компрессоров в Санкт-Петербурге
Ремонт деревообрабатывающего оборудования в Санкт-ПетербургеРемонт станков в Санкт-Петербурге
Ремонт листогибочных станков в Санкт-ПетербургеРемонт пищевого оборудования в Санкт-Петербурге
Купить платы управления, контроллеры, частотные преобразователи в Санкт-ПетербургеДистанционное обслуживание промышленного оборудования