بداية ناعمة- جهاز كهربائي يستخدم في المحركات الكهربائية غير المتزامنة، والذي يسمح بإبقاء معلمات المحرك (التيار، الجهد، وما إلى ذلك) ضمن الحدود الآمنة أثناء بدء التشغيل. استخدامه يقلل من تيارات البدء، ويقلل من احتمالية ارتفاع درجة حرارة المحرك، ويزيل الهزات في المحركات الميكانيكية، مما يزيد في النهاية من عمر المحرك الكهربائي.
غاية
التحكم في عملية تشغيل وتشغيل وإيقاف المحركات الكهربائية. المشاكل الرئيسية للمحركات الكهربائية غير المتزامنة هي:
- استحالة مطابقة عزم دوران المحرك مع عزم الحمل،
- تيار البدء العالي.
أثناء بدء التشغيل، يصل عزم الدوران غالبًا إلى 150-200% في جزء من الثانية، مما قد يؤدي إلى فشل السلسلة الحركية للمحرك. في هذه الحالة، يمكن أن يكون تيار البدء أعلى بـ 6-8 مرات من التيار المقدر، مما يسبب مشاكل في استقرار الطاقة. تتجنب المبتدئين الناعمين هذه المشكلات عن طريق جعل المحرك يتسارع ويتباطأ بشكل أبطأ. يتيح لك ذلك تقليل تيارات البدء وتجنب الهزات في الجزء الميكانيكي من محرك الأقراص أو الصدمات الهيدروليكية في الأنابيب والصمامات عند بدء تشغيل المحركات وإيقافها.
مبدأ تشغيل البداية الناعمة
المشكلة الرئيسية في المحركات الكهربائية غير المتزامنة هي أن عزم الدوران الناتج عن المحرك الكهربائي يتناسب مع مربع الجهد المطبق عليه، مما يخلق اهتزازات حادة للدوار عند بدء تشغيل المحرك وإيقافه، مما يؤدي بدوره إلى حدوث اهتزاز كبير التيار المستحث.
يمكن أن تكون بادئات التشغيل الناعمة إما ميكانيكية أو كهربائية، أو مزيجًا من الاثنين معًا.
تتصدى الأجهزة الميكانيكية بشكل مباشر للزيادة المفاجئة في سرعة المحرك، مما يحد من عزم الدوران. يمكن أن تكون وسادات الفرامل، وصلات السوائل، والأقفال المغناطيسية، وأثقال موازنة النار، وما إلى ذلك.
بيانات الأجهزة الكهربائيةيسمح لك بزيادة التيار أو الجهد تدريجيًا من المستوى المخفض الأولي (الجهد المرجعي) إلى الحد الأقصى من أجل بدء تشغيل المحرك الكهربائي وتسريعه بسلاسة إلى سرعته المقدرة. عادة ما تستخدم هذه البادئات الناعمة طرق التحكم في السعة وبالتالي تتعامل مع معدات التشغيل في وضع الخمول أو التحميل الخفيف. يستخدم الجيل الأحدث من أجهزة التشغيل الناعمة (على سبيل المثال، أجهزة EnergySaver) طرق التحكم في الطور وبالتالي فهي قادرة على بدء تشغيل محركات كهربائية تتميز بأوضاع بدء شديدة "مصنفة إلى مصنفة". تتيح لك هذه المبتدئين الناعمين البدء في كثير من الأحيان ولديها وضع مدمج لتوفير الطاقة وتصحيح عامل الطاقة.
اختيار بداية لينة
عند تشغيل محرك غير متزامن، يظهر تيار ماس كهربائى في دواره لفترة قصيرة، وتنخفض قوته بعد اكتساب السرعة إلى القيمة الاسمية المقابلة للمستهلك آلة كهربائيةقوة. وتتفاقم هذه الظاهرة بسبب حقيقة أنه في لحظة التسارع يزداد عزم الدوران على العمود بشكل حاد. ونتيجة لذلك، قد يتم تشغيل أجهزة الحماية قواطع الدائرة، وإذا لم يتم تركيبها فذلك يعني فشل الأجهزة الكهربائية الأخرى المتصلة بنفس الخط. وعلى أي حال، حتى لو لم يحدث حادث، عند بدء تشغيل المحركات الكهربائية، لوحظ زيادة استهلاك الطاقة. للتعويض عن هذه الظاهرة أو القضاء عليها تمامًا، يتم استخدام المبتدئين الناعمين (SFDs).
كيف يتم تنفيذ البداية الناعمة؟
لتشغيل المحرك الكهربائي بسلاسة ومنع تدفق التيار، يتم استخدام طريقتين:
- الحد من التيار في لف الدوار. للقيام بذلك، يتم تصنيعه من ثلاث ملفات متصلة بتكوين نجمي. تؤدي نهاياتها الحرة إلى حلقات منزلقة (مجمعات) مثبتة على ساق العمود. يتم توصيل المتغير المتغير بالمجمع الذي تبلغ مقاومته الحد الأقصى في وقت بدء التشغيل. ومع انخفاضه، يزداد تيار الجزء الدوار ويدور المحرك لأعلى. تسمى هذه الآلات بمحركات الجرح الدوار. يتم استخدامها في معدات الرافعات وكمحركات كهربائية للجر لحافلات ترولي باص والترام.
- تقليل الجهد والتيار الموردة للجزء الثابت. وفي المقابل، يتم تنفيذ ذلك باستخدام:
أ) محول ذاتي أو مقاومة متغيرة؛
ب) الدوائر الرئيسية المعتمدة على الثايرستور أو الترياك.
إنها الدوائر الرئيسية التي تشكل الأساس لبناء الأجهزة الكهربائية، والتي تسمى عادةً بالمبتدئين الناعمين أو المبتدئين الناعمين. يرجى ملاحظة أن محولات التردد تسمح لك أيضًا بتشغيل محرك كهربائي بسلاسة، ولكنها تعوض فقط الزيادة الحادة في عزم الدوران دون الحد من تيار البدء.
يعتمد مبدأ تشغيل الدائرة الرئيسية على حقيقة أن الثايرستور مفتوح لفترة معينة في اللحظة التي يمر فيها الجيوب الأنفية بالصفر. عادة في ذلك الجزء من المرحلة عندما يرتفع الجهد. أقل في كثير من الأحيان - عندما يقع. ونتيجة لذلك، يتم تسجيل الجهد النبضي عند خرج المبدئ الناعم، والذي يشبه شكله تقريبًا الشكل الجيبي. تزداد سعة هذا المنحنى مع زيادة الفاصل الزمني الذي يتم خلاله فتح الثايرستور.
معايير اختيار Softstarter
وبترتيب تنازلي من حيث الأهمية، تم ترتيب معايير اختيار الجهاز بالتسلسل التالي:
- قوة.
- عدد المراحل الخاضعة للرقابة.
- تعليق.
- الوظيفة.
- طريقة التحكم.
- ميزات إضافية.
قوة
المعلمة الرئيسية للمشغل الناعم هي القيمة التي أسميها - القوة الحالية التي تم تصميم الثايرستور من أجلها. يجب أن يكون أكبر بعدة مرات من التيار الذي يمر عبر ملف المحرك عندما يصل إلى السرعة المقدرة. يعتمد التردد على شدة الإطلاق. إذا كان خفيفًا - ماكينات قطع المعادنوالمراوح والمضخات، فإن تيار البدء أعلى بثلاث مرات من التيار المقدر. يعد البدء الصعب أمرًا نموذجيًا لمحركات الأقراص ذات لحظة كبيرة من القصور الذاتي. وهي، على سبيل المثال، الناقلات العمودية والمناشر والمكابس. التيار أعلى بخمس مرات من التيار المقنن. هناك أيضًا عملية بدء صعبة بشكل خاص تصاحب تشغيل المضخات المكبسية وأجهزة الطرد المركزي، مناشير الفرقة... ثم يجب أن يكون رقم I الخاص بـ softstarter أكبر بمقدار 8-10 مرات.
تؤثر خطورة الإطلاق أيضًا على الوقت الذي يستغرقه إكماله. يمكن أن تستمر من عشر إلى أربعين ثانية. خلال هذا الوقت، يصبح الثايرستور ساخنًا جدًا لأنه يبدد بعضًا من الطاقة الكهربائية. للتكرار، يحتاجون إلى التبريد، وهذا يستغرق نفس مقدار الوقت الذي تستغرقه دورة العمل. لذلك، إذا كانت العملية التكنولوجية تتطلب التبديل المتكرر وإيقاف التشغيل، فاختر بداية ناعمة لبدء ثقيل. حتى لو لم يتم تحميل جهازك ويلتقط السرعة بسهولة.
عدد المراحل
يمكن التحكم في مرحلة واحدة أو مرحلتين أو ثلاث مراحل. في الحالة الأولى، يخفف الجهاز الزيادة في عزم الدوران إلى حد أكبر مما هو عليه في التيار. غالبًا ما يتم استخدام المبتدئين على مرحلتين. وفي حالات البداية الثقيلة والصعبة بشكل خاص - ثلاث مراحل.
تعليق
SCPيمكن أن تعمل وفق برنامج معين - زيادة الجهد إلى القيمة الاسمية خلال فترة زمنية محددة. هذا هو الحل الأبسط والأكثر شيوعا. وجود ردود الفعل يجعل عملية الإدارة أكثر مرونة. المعلمات الخاصة بها هي مقارنة الجهد وعزم الدوران أو تحول الطور بين تيارات العضو الدوار والجزء الثابت.
الوظيفة
القدرة على العمل على التسارع أو الكبح. وجود موصل إضافي يتجاوز الدائرة الرئيسية ويسمح لها بالتبريد، ويزيل أيضًا عدم تناسق الطور بسبب انتهاك الشكل الجيبي، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة اللفات.
طريقة التحكم
يمكن أن يكون تناظريًا، عن طريق تدوير مقاييس الجهد على اللوحة، ورقميًا، باستخدام وحدة تحكم رقمية دقيقة.
ميزات إضافية
جميع أنواع الحماية، ووضع توفير الطاقة، والقدرة على البدء برعشة، والعمل بسرعة منخفضة (تنظيم التردد الزائف).
يعمل المشغل الناعم المختار بشكل صحيح على مضاعفة عمر خدمة المحركات الكهربائية، يحفظما يصل إلى 30 في المئةكهرباء.
لماذا تحتاج إلى بداية ناعمة؟
على نحو متزايد، عند بدء تشغيل المحركات الكهربائية للمضخات والمراوح، يتم استخدام جهاز بدء ناعم (بادئ تشغيل ناعم). ما علاقة هذا؟ في مقالتنا سنحاول تسليط الضوء على هذه المشكلة.
تم استخدام المحركات الحثية لأكثر من مائة عام، وخلال تلك الفترة لم يتغير سوى القليل نسبيًا في عملها. إن بدء تشغيل هذه الأجهزة والمشاكل المرتبطة بها معروفة لأصحابها. تؤدي تيارات التدفق إلى انخفاض الجهد وزيادة التحميل على الأسلاك، مما يؤدي إلى:
قد يتم إيقاف تشغيل بعض المعدات الكهربائية تلقائيًا؛
احتمال فشل المعدات، الخ.
يتيح لك برنامج softstarter الذي تم تثبيته وشراؤه وتوصيله في الوقت المناسب تجنب إهدار المال والصداع غير الضروري.
ما هو البدء الحالي
يعتمد مبدأ تشغيل المحركات غير المتزامنة على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي. زيادة القوة الدافعة الكهربائية العكسية (emf s)، والتي يتم إنشاؤها عن طريق تطبيق التغيير المجال المغنطيسيأثناء بدء تشغيل المحرك، يؤدي إلى عمليات عابرة في النظام الكهربائي. قد يؤثر هذا العابر على نظام الطاقة والمعدات الأخرى المتصلة به.
أثناء بدء التشغيل، يتسارع المحرك الكهربائي إلى أقصى سرعة. تعتمد مدة المراحل الأولية العابرة على تصميم الوحدة وخصائص الحمل. يجب أن يكون عزم الدوران هو الأكبر، ويجب أن تكون تيارات البداية هي الأصغر. هذا الأخير ينطوي على عواقب وخيمة على الوحدة نفسها ونظام إمداد الطاقة والمعدات المتصلة بها.
خلال الفترة الأولية، يمكن أن يصل تيار التدفق إلى خمسة إلى ثمانية أضعاف تيار الحمل الكامل. أثناء بدء تشغيل المحرك، تضطر الكابلات إلى حمل تيار أكبر مما كان عليه خلال فترة الحالة المستقرة. سيكون انخفاض الجهد في النظام أيضًا أكبر بكثير أثناء بدء التشغيل منه أثناء التشغيل المستقر - ويصبح هذا واضحًا بشكل خاص عند بدء تشغيل وحدة كبيرة أو عدد كبير من المحركات الكهربائية في نفس الوقت.
طرق حماية المحرك
مع انتشار استخدام المحركات الكهربائية على نطاق واسع، أصبح التغلب على مشاكل تشغيلها تحديًا. على مر السنين، تم تطوير عدة طرق لحل هذه المشاكل، ولكل منها مزاياها وقيودها.
في الآونة الأخيرة، تم إحراز تقدم كبير في استخدام الإلكترونيات في التحكم في قدرة المحركات. يتم استخدام المشغلات الناعمة بشكل متزايد عند بدء تشغيل المحركات الكهربائية للمضخات والمراوح. الشيء هو أن الجهاز يحتوي على عدد من الميزات.
الميزة الخاصة للمبتدئين هي أنه يزود ملفات المحرك بسلاسة بالجهد من الصفر إلى القيمة الاسمية، مما يسمح للمحرك بالتسريع بسلاسة السرعة القصوى. يتناسب عزم الدوران الميكانيكي الذي ينتجه المحرك الكهربائي مع مربع الجهد المطبق عليه.
أثناء عملية بدء التشغيل، يقوم المشغل الناعم بزيادة الجهد الكهربائي تدريجيًا، ويتسارع المحرك الكهربائي إلى سرعة الدوران المقدرة بدون عزم دوران كبير وارتفاع تيار الذروة.
أنواع المقبلات الناعمة
اليوم، من أجل التشغيل السلس للمعدات، يتم استخدام ثلاثة أنواع من بادئ التشغيل الناعم: بمرحلة واحدة ومرحلتين وجميع المراحل الخاضعة للتحكم.
النوع الأول يستخدم ل محرك أحادي الطورلضمان حماية موثوقةمن التحميل الزائد وارتفاع درجة الحرارة وتقليل تأثير التداخل الكهرومغناطيسي.
كقاعدة عامة، يتضمن النوع الثاني من الدوائر موصلاً جانبيًا بالإضافة إلى لوحة تحكم أشباه الموصلات. بمجرد وصول المحرك إلى السرعة المقدرة، يتم تنشيط موصل الالتفافية ويوفر جهدًا مباشرًا للمحرك.
يعتبر النوع ثلاثي المراحل هو الحل الأمثل والمتقدم تقنيًا. يوفر الحد من شدة المجال الحالي والمغناطيسي دون اختلال توازن الطور.
لماذا تحتاج إلى بداية ناعمة؟
نظرًا لسعرها المنخفض نسبيًا، تكتسب شعبية المبتدئين الناعمين زخمًا في السوق الصناعية والصناعية الحديثة. الأجهزة المنزلية. يعد التشغيل الناعم للمحرك الكهربائي غير المتزامن ضروريًا لإطالة عمر الخدمة. الميزة الكبيرة لـ softstarter هي أن البداية تتم بتسارع سلس دون اهتزاز.
لا تزال لديك أسئلة؟
سوف يجيب متخصصو ENERGOPOSK على أسئلتك:
8-800-700-11-54
(8-18، من الإثنين إلى الثلاثاء)
فوائد التسجيل
سوف تكون قادرا على:
- شراء المعدات بسعر مخفض مباشرة بعد التسجيل
- جعل التسوق أسرع بكثير وأكثر ملاءمة
- مراقبة تنفيذ الطلبات
- عرض سجل طلبك وتلقي التوصيات
- احصل على نظام تراكمي للخصومات على جميع المعدات
- المشاركة في العروض الترويجية
- كن أول من يتلقى معلومات حول المنتجات والخدمات الجديدة
- انظر وثائق الشحن
- احصل على المشورة من أحد المتخصصين المعينين لشركتك
الوصول إلى جميع العروض
قم بتسجيل الدخول باستخدام اسم المستخدم الخاص بك أو قم بإجراءات التسجيل السهلة واحصل على الوصول إلى جميع العروض الساخنة
يسجل
مراجعات فيديو مماثلة
بداية ناعمة ABB PSR-25-600
أهلاً بكم! اليوم سيكون هناك مقال يوضح ذلك مثال حقيقيباستخدام بداية لينة في الممارسة العملية. لقد قمت بتثبيت البداية الناعمة للمحرك الكهربائي على جهاز حقيقي، ويتم توفير الصور والرسوم البيانية.
لقد وصفت سابقًا بالتفصيل نوع هذا الجهاز. أذكرك بذلك بداية ناعمة و بداية ناعمةهي في الأساس نفس الجهاز. هذه الأسماء مأخوذة من اللغة الإنجليزية Soft Starter. في المقالة سأسمي هذه الكتلة بهذه الطريقة، تعتاد عليها). هناك معلومات كافية على الإنترنت حول المبتدئين، أوصي أيضًا بالقراءة.
رأيي في بدء تشغيل المحركات غير المتزامنة، تم تأكيده من خلال سنوات عديدة من الملاحظات والممارسة. بالنسبة لقوة المحرك التي تزيد عن 4 كيلو واط، يجدر النظر في ضمان تسارع سلس للمحرك. يعد ذلك ضروريًا في حالة وجود حمل ثقيل بالقصور الذاتي، وهو بالضبط ما يتصل بعمود مثل هذا المحرك. إذا تم استخدام المحرك مع علبة التروس، فإن الوضع أسهل.
إن أبسط وأرخص خيار للبدء الناعم هو خيار تشغيل المحرك عبر دائرة "Star-Delta". المزيد من الخيارات "السلسة" والمرونة هي بداية ناعمة ومحول تردد (المعروف باسم "محرك التردد"). هناك أيضًا طريقة قديمة لم يتم استخدامها تقريبًا -.
بالمناسبة، علامة أكيدة على أن المحرك يتم تشغيله من خلال محول التردد هو صرير مسموع بوضوح بتردد حوالي 8 كيلو هرتز، خاصة عند السرعات المنخفضة.
لقد استخدمت بالفعل بداية ناعمة من شنايدر إلكتريك، وكانت تجربة إيجابية للغاية في عملي. ثم كان من الضروري تشغيل/إيقاف ناقل دائري طويل مع قطع العمل (محرك 2.2 كيلو واط مع علبة التروس) بسلاسة. من المؤسف أنه لم يكن لدي كاميرا في متناول اليد في ذلك الوقت. لكن هذه المرة سننظر إلى كل شيء بتفصيل كبير!
لماذا كانت هناك حاجة لبدء تشغيل المحرك الناعم؟
لذا المشكلة هي أن غرفة الغلاية بها مضخات لتغذية الغلاية بالماء. لا يوجد سوى مضختين، ويتم تشغيلهما بأمر من نظام مراقبة مستوى الماء في الغلاية. يمكن تشغيل مضخة واحدة فقط في المرة الواحدة؛ ويتم اختيار المضخة من قبل مشغل غرفة الغلاية عن طريق تبديل صنابير المياه والمفاتيح الكهربائية.
يتم تشغيل المضخات بواسطة محركات غير متزامنة تقليدية. محركات غير متزامنة بقدرة 7.5 كيلو وات عبر الموصلات التقليدية (). وبما أن الطاقة عالية، فإن بدء التشغيل صعب للغاية. في كل مرة تبدأ فيها، هناك مطرقة مائية ملحوظة. تتدهور المحركات نفسها والمضخات والنظام الهيدروليكي. في بعض الأحيان يبدو الأمر وكأن الأنابيب والصنابير على وشك التحطم إلى أجزاء.
يشترك! سيكون مثيرا للاهتمام.
بالإضافة إلى ذلك، عندما يبرد المرجل، ويتم إمداده فجأة الماء الساخن(أكثر من 95 درجة مئوية)، ثم تحدث ظواهر غير سارة، تذكرنا بالغليان المتفجر. يحدث العكس، يمكن أن يكون الماء الذي تبلغ درجة حرارته 100 درجة مئوية باردًا - عندما يكون هناك بخار جاف في الغلاية بدرجة حرارة تقارب 200 درجة مئوية. وفي هذه الحالة تحدث مطرقة مائية ضارة أيضًا.
يوجد غلايتين متطابقتين في غرفة الغلاية، لكن الثانية بها محولات تردد للمضخات. تنتج الغلايات (بتعبير أدق، مولدات البخار) البخار بدرجة حرارة تزيد عن 115 درجة مئوية وضغط يصل إلى 14 كجم/سم2.
ومن المؤسف أن تصميم المرجل في الدائرة الكهربائية لم يوفر التنشيط السلس لمحركات المضخة. على الرغم من أن الغلايات إيطالية، فقد تقرر توفير المال في هذا...
وأكرر أنه لتشغيل المحركات غير المتزامنة بسلاسة، لدينا الخيارات التالية للاختيار من بينها:
- نظام البداية السلسة (البداية الناعمة)
- محول التردد (العاكس)
في هذه الحالة، كان من الضروري اختيار الخيار الذي يتطلب الحد الأدنى من التدخل في دائرة التحكم في تشغيل المرجل.
والحقيقة هي أن أي تغييرات في تشغيل المرجل يجب أن يتم الاتفاق عليها مع الشركة المصنعة للغلاية (أو منظمة معتمدة) ومع المنظمة الإشرافية. ولذلك، يجب إجراء التغييرات بهدوء ودون ضجيج غير ضروري. على الرغم من أنني لا أتدخل في نظام الأمان، لذلك فهو ليس صارمًا جدًا هنا.
يعرف قرائي العاديون أنه الآن، بعد ذلك، لدي كل الحق في تنفيذ أعمال الأجهزة والأتمتة في غرفة المرجل.
اختيار بداية لينة
أولاً، دعونا نلقي نظرة على لوحة اسم المحرك:
تبلغ قوة المحرك 7.5 كيلو واط، ويتم توصيل اللفات في دائرة دلتا، ويبلغ التيار المستهلك 14.7 أمبير.
هذا ما يبدو عليه نظام الإطلاق ("الصعب"):
اسمحوا لي أن أذكركم أن لدينا محركين، ويتم تشغيلهما بواسطة الموصلات 07KM1 و07KM2. تم تجهيز الموصلات بكتل من جهات الاتصال الإضافية للإشارة إلى التشغيل والتحكم فيه.
تم اختيار مشغل ABB PSR-25-600 كبديل. أقصى تيار له هو 25 أمبير، لذلك لدينا احتياطي جيد. خاصة عندما تفكر في أنه سيتعين عليك العمل في ظروف صعبة - عدد مرات البدء/التوقف، ارتفاع درجة الحرارة. الصورة في بداية المقال.
فيما يلي ملصق على softstarter يحتوي على المعلمات:
ما الجديد في مجموعة VK؟ SamElectric.ru ?
اشترك واقرأ المقال أكثر:
Soft Starter ABB PSR-25-600 – المعلمات
- FLA - أمبير الحمل الكامل - القيمة الحالية عند التحميل الكامل - 25 أمبير تقريبًا،
- جامعة كاليفورنيا - جهد التشغيل،
- نحن - دائرة التحكم في الجهد.
تركيب بداية لينة
لقد قمت بتجربته كبداية:
الارتفاع هو نفسه، والعرض هو نفسه، فقط الطول أطول قليلاً، ولكن هناك مساحة.
الآن سؤال حول دوائر التحكم. تم تشغيل الموصلات في الدائرة الأصلية بجهد 24 فولت تيار متردد، ويتم التحكم في أجهزة ABB الخاصة بنا بجهد لا يقل عن 100 فولت تيار متردد. هناك حاجة إلى مرحل وسيط أو تغيير في جهد الإمداد بدائرة التحكم.
ومع ذلك، وجدت على موقع ABB الرسمي رسمًا تخطيطيًا يوضح أن هذا الجهاز يمكن أن يعمل أيضًا عند 24 فولت تيار متردد. لقد جربت حظي، ولم ينجح، ولن يبدأ..
حسنًا، نقوم بتثبيت مرحل وسيط يرفع الجهد إلى المستوى المطلوب:
وهنا من زاوية أخرى:
هذا كل شيء. تم استدعاء المرحلات المتوسطة 07KM11 و 07KM21. بالمناسبة، هناك حاجة أيضا لدوائر إضافية. من خلالها يتم تشغيل المؤشرات وتجفيف جهات الاتصال جهاز خارجي(لم تستخدم بعد، في الدائرة القديمة - الأسلاك البرتقالية).
عندما أردت استخدام عنصر التحكم مباشرة، بدون مرحل (24 فولت تيار متردد)، خططت لتشغيل مؤشرات الطاقة من خلال جهات اتصال Com – Run، والتي تُركت الآن غير مستخدمة.
دوائر البداية الناعمة
هنا هو الرسم التخطيطي الأصلي.
إليك كيفية تغيير الرسم التخطيطي بسهولة:
فيما يتعلق بالإعدادات - لفترة وجيزة. هناك ثلاثة تعديلات - وقت التسارع، ووقت التباطؤ، والجهد الأولي.
سيكون من الممكن استخدام مشغل واحد ناعم وموصلات اختيار المحرك (تحويل جهاز واحد إلى محركين). لكن هذا سيؤدي إلى تعقيد الدائرة وتغييرها بشكل كبير وتقليل الموثوقية. وهو أمر مهم جدًا لمنشأة استراتيجية مثل بيت المرجل.
أشكال موجية الجهد
إن جوهر المعرفة صعب، لكنه لا يزال
نحن لسنا معتادين على التراجع!
سوف يساعدنا على تقسيمها
نشرة إخبارية "أريد أن أعرف كل شيء!"
يمكن لأي شخص تجميع الدائرة باستخدام مفك البراغي. ولأولئك الذين يريدون رؤية الجهد وفهم العمليات الحقيقية التي تحدث، لا يمكنهم الاستغناء عن راسم الذبذبات. أقوم بنشر مخططات الذبذبات عند مخرج 2T1 للمشغل الناعم.
أليس هذا تناقضًا منطقيًا - المحرك مطفئ ولكن يوجد جهد كهربائي عليه؟! هذه هي سمة من سمات بعض المبتدئين الناعمة. غير سارة وخطيرة. نعم يوجد جهد 220 فولت في المحرك حتى عند توقفه.
والحقيقة هي أن التحكم يحدث فقط على مرحلتين، والثالث (L3 - T3) متصل مباشرة بالمحرك. وبما أنه لا يوجد تيار فإن جميع مخارج الجهاز تتأثر بجهد الطور L3 الذي يمر عبر ملفات المحرك. يحدث نفس الهراء في مرحلات الحالة الصلبة ثلاثية الطور.
احرص!عند صيانة محرك متصل ببادئ تشغيل ناعم، قم بإيقاف تشغيل قواطع دائرة الإدخال وتأكد من عدم وجود جهد كهربائي!
نظرًا لأن الحمل حثي، فإن الموجة الجيبية لا يتم تقطيعها إلى أجزاء فحسب، بل يتم تشويهها أيضًا بشكل كبير.
هناك تداخل، ويجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار - من الممكن حدوث أعطال في تشغيل وحدات التحكم وغيرها من التيارات الضعيفة. لتقليل هذا التأثير، من الضروري تباعد الدوائر وحمايتها، وتثبيت الاختناقات عند الإدخال، وما إلى ذلك.
تم التقاط الصورة قبل ثانيتين من تشغيل الموصل الداخلي (الالتفافي)، الذي يوفر الجهد الكامل للمحرك.
صورة للقضية
مكافأة صغيرة أخرى - بعض الصور مظهربادئ التشغيل الناعم ABB PSR-25-600.
ABB PSR-25-600 – المنظر السفلي
الخيار – موصل ومثبتات لتوصيل مروحة التبريد في حالة الأحمال الثقيلة
ABB PSR-25-600 – محطات إدخال الطاقة ومحطات الطاقة والتحكم.
هذا كل شيء في الوقت الحالي، نرحب بالأسئلة والانتقادات الواردة في التعليقات حول التشغيل الناعم للمحركات الكهربائية!
عطلة مايو سعيدة!
هناك العديد من الأسباب لتشغيل المضخات المنزلية من خلال بداية ناعمة.
عادة، يتم توصيل المضخة الغاطسة أو السطحية من خلال مرحل كهروميكانيكي أو إلكتروني، أو وحدة أتمتة أو مشغل مغناطيسي. في جميع الحالات المذكورة أعلاه، يتم توفير جهد التيار الكهربائي للمضخة عن طريق إغلاق نقاط الاتصال، أي من خلال اتصال مباشر. هذا يعني أننا نقوم بتزويد اللفات الثابتة للمحرك الكهربائي بجهد كامل للتيار الكهربائي، والدوار لا يدور بعد في هذا الوقت. وهذا يؤدي إلى ظهور عزم دوران قوي لحظي على دوار محرك المضخة.
يتميز مخطط الاتصال هذا بالظواهر التالية عند بدء تشغيل المضخة:
يتدفق التيار عبر الجزء الثابت (وبالتالي عبر أسلاك الإمداد)، حيث أن الدائرة الدوارة قصيرة.
في فهم مبسط، لدينا دائرة كهربائية قصيرة في الملف الثانوي للمحول. في تجربتنا، اعتمادًا على المضخة والشركة المصنعة وحمل العمود، يمكن أن يتجاوز تيار بدء النبض تيار التشغيل من 4 إلى 8 مرات، وفي بعض الحالات يصل إلى 12 مرة.
ظهور مفاجئ لعزم الدوران على العمود.
هذا قد تأثير سلبيعلى اللفات الثابتة والتشغيلية والمحامل والأختام الخزفية والمطاطية، مما يزيد بشكل كبير من تآكلها ويقلل من عمر الخدمة.
يؤدي ظهور عزم دوران حاد على العمود إلى دوران حاد لحاوية مضخة البئر بالنسبة لنظام خطوط الأنابيب.
لقد شهدنا مرارًا وتكرارًا كيف تم فصل مضخة البئر عن خطوط الأنابيب وسقطت في البئر. في حالة محطة الضخ القائمة على مضخة سطحية مثبتة على منصة تراكم هيدروليكي، يؤدي ذلك إلى فك صواميل التثبيت وتدمير النقاط الملحومة وطبقات المجمع الهيدروليكي. أيضًا، عند تشغيل المضخة مباشرة، يتم تقليل عمر خدمة إمدادات المياه وصمامات الإغلاق، خاصة عند نقاط اتصالها.
من المقبول عمومًا أن يقوم المركم الهيدروليكي بإزالة المطرقة المائية في نظام إمداد المياه.
هذا صحيح، لكن المطارق المائية تختفي في خطوط الأنابيب فقط بدءًا من النقطة التي يتم فيها توصيل المجمع الهيدروليكي. في الفجوة بين المضخة والمراكم الهيدروليكية، عند توصيل المضخة مباشرة، تبقى الصدمة الهيدروليكية. نتيجة لذلك، في الفترة من المضخة إلى المجمع، لدينا جميع عواقب المطرقة المائية على جميع أجزاء المضخة وعلى نظام خطوط الأنابيب.
في أنظمة تنقية المياه، تعمل المطرقة المائية التي تحدث عندما يتم توصيل المضخة بشكل مباشر على تقليل عمر خدمة عناصر الفلتر بشكل كبير.
إذا كانت شبكة الكهرباء المحلية ضعيف، فسيعرف جيرانك أيضًا أن المضخة التي تزيد طاقتها عن 1 كيلو واط تعمل عند توصيلها مباشرة عن طريق انخفاض حاد في الجهد في الشبكة في لحظة تشغيل المضخة.
إذا الشبكة المحلية ضعيف للغاية، ويستمتع جارك أيضًا بالحياة من خلال ربط كل ما هو متاح الأجهزة الكهربائية، فإن مضخة البئر المغمورة إلى عمق كبير قد لا تعمل. مثل هذا الارتفاع في الجهد يمكن أن يؤدي إلى إتلاف الأجهزة الإلكترونية المتصلة بالشبكة. هناك حالات معروفة عندما تفشل ثلاجة باهظة الثمن مليئة بالإلكترونيات عند بدء تشغيل المضخة.
كلما تم تشغيل المضخة في كثير من الأحيان، كلما كان عمر الخدمة أقصر.
تؤدي البداية المتكررة من خلال الاتصال المباشر إلى فشل الوصلات البلاستيكية لمضخات البئر التي تربط المحرك الكهربائي بجزء الضخ.
لقد تناولنا المشاكل التي تنشأ عند بدء تشغيل المضخة بدونها أجهزة البداية الناعمة (SPD) .
تجدر الإشارة إلى أنه حتى عند إيقاف تشغيل المضخة بدونها SCPهناك بعض الجوانب السلبية مع مخطط الاتصال المباشر:
عند إيقاف تشغيل المضخة، تحدث مطرقة مائية أيضًا في النظام، ولكن الآن بسبب الانخفاض الحاد في عزم الدوران على عمود المضخة، وهو ما يعادل إنشاء فراغ فوري.
يؤدي الانخفاض الحاد في عزم الدوران على عمود المضخة أيضًا إلى دوران غلاف المضخة، ولكن في الاتجاه المعاكس.
دعونا نفكر في خطوط الأنابيب والوصلات الملولبة للمضخة.
في المضخات المنزلية التقليدية، تكون المحركات الكهربائية غير متزامنة ولها طبيعة حثية واضحة.
إذا قمنا بمقاطعة تدفق التيار فجأة من خلال حمل حثي، فستكون هناك قفزة حادة في الجهد عبر هذا الحمل بسبب استمرارية التيار. نعم، نفتح جهة الاتصال ويجب أن يبقى كل الجهد العالي على جانب المضخة. ولكن مع أي فتح ميكانيكي لجهة الاتصال، هناك ما يسمى "ارتداد الاتصال"، والنبضات الجهد العالييدخلون إلى الشبكة، مما يعني أنهم يدخلون أيضًا إلى الأجهزة المتصلة بالشبكة في ذلك الوقت.
وبالتالي، عندما يتم توصيل المضخة مباشرة، يكون هناك تآكل متزايد للأجزاء الميكانيكية والكهربائية للمضخة (سواء أثناء بدء التشغيل أو إيقاف التشغيل). تعاني أيضًا الأجهزة المضمنة في نفس الشبكة، ويتم تقليل عمر خدمة أنظمة الترشيح وتركيبات السباكة.
الاستخدام أجهزة البدء الناعم ("Aquacontrol UPP-2.2S")يسمح لك بتخفيف معظم أوجه القصور الموضحة أعلاه. في الجهاز UPP-2.2Sتم تنفيذ منحنى ارتفاع الجهد المحسوب خصيصًا على المضخة، والذي يسمح، من ناحية، ببدء تشغيل المضخة بشكل موثوق في ظروف التشغيل غير المواتية، ومن ناحية أخرى، زيادة سرعة دوران العمود بسلاسة. يحتوي هذا الجهاز أيضًا على حماية مدمجة ضد الجهد الكهربائي المنخفض والعالي لحماية المضخة من ظروف التشغيل القاسية والتشغيل.
في UPP-2.2Sيتم استخدام التحكم في الطور. في لحظة البدء، يتم إمداد المضخة بجزء من جهد التيار الكهربائي، مما يخلق عزمًا كافيًا لضمان تشغيل المضخة. عندما يدور الدوار، يزداد الجهد الكهربي على المضخة تدريجيًا حتى يتم تطبيق الجهد بالكامل. بعد ذلك، يتم تشغيل التتابع وإيقاف التيرستورات. ونتيجة لذلك، عند استخدام UPP-2.2Sيتم توصيل المضخة بالشبكة من خلال جهات اتصال التتابع، أي كما هو الحال مع الاتصال المباشر. ولكن لمدة 3.2 ثانية (هذا هو وقت البدء الناعم)، يتم توفير الجهد للمضخة من خلال التيرستورات، مما يضمن "بداية ناعمة"، دون حدوث شرارة عند جهات اتصال التتابع.
مع مثل هذه البداية، يتجاوز الحد الأقصى لتيار البدء تيار التشغيل بما لا يزيد عن 2.0-2.5 مرة بدلاً من 5-8 مرات. استخدام UPP-2.2S، نقوم بتقليل حمل البداية على المضخة بمقدار 2.5-3 مرات ونطيل عمر المضخة بنفس المقدار، مما يضمن تشغيل أكثر راحة للأجهزة المتصلة بالشبكة الكهربائية. UPP-2.2Sيمكن أن يسمى جهازًا مزودًا بتقنية توفير الموارد.
إذا نظرت إلى الغواصة من وجهة نظر فنية، فسيتعين عليك الموافقة على أنها وحدة ذات تقنية عالية جدًا:
- مع قاصر الأبعاد الشاملةيوفر الأداء العالي.
- القدرة على العمل لفترات طويلة من الزمن في ظروف صعبة نسبيا.
تكلفة مضخة البئر مرتفعة نسبيًا، والتركيب في الغلاف معقد. يؤدي هذا إلى الاستنتاج: مضخة البئر هي عبارة عن معدات يجب عليك محاولة إصلاحها واستبدالها بأقل قدر ممكن. ولهذا عليك أن تخلق له الظروف المثلىالتشغيل، فإن المعدات سوف تستمر لأطول فترة ممكنة دون أعطال أو أعطال.
العوامل المؤثرة على عمر خدمة مضخة البئر
أي محرك كهربائي (والمضخة هي في الواقع محرك كهربائي) يتعرض لأقصى قدر من الأحمال في لحظة بدء التشغيل. كلما قل تشغيل المحرك، كلما طال أمده. هذا هو السبب في مخطط إمدادات المياه منزل ريفييتم توفير خزان - مركم بسيط أو هيدروليكي - بحيث تتمكن المضخة من ضخ أكبر قدر ممكن من الماء في دورة تشغيل واحدة.
في هذه الحالة، لن يتم تفعيل مضخة البئر إلا عندما ينخفض مستوى الماء في خزان التخزين. إذا لم تكن هناك حاوية بها مصدر للمياه، فسيعمل محرك المضخة في كل مرة يتم فيها تنشيط نقطة تجميع مياه واحدة على الأقل.
العامل السلبي الثاني هو التيارات المتدفقة، والتي هي أعلى بعدة مرات من التيارات المقدرة. ويرجع ذلك إلى القصور الذاتي للجزء الميكانيكي للمحرك الكهربائي، عندما يبدأ دوران المكونات بعد وقت قصير من مصدر الطاقة. مع البدء المتكرر لمعدات الضخ و ظهور مستمريتم تقليل تيارات البداية العالية تدريجياً بسبب الأحمال الحرارية العالية وظيفة وقائيةعزل لف المحرك. وهذا محفوف بالفعل بدائرة كهربائية قصيرة، ونتيجة لذلك، انهيار المضخة.
طرق التعويض عن تيار التدفق العالي
لتقليل تيار البداية، من الضروري تثبيت نظام بداية ناعمة. نلفت انتباهك إلى نوعين من أنظمة البدء الناعم لمضخة البئر:
- بدء تشغيل سلس لـ SS باستخدام لوحة تحكم خاصة لمضخات الآبار التي تنتجها الشركات المصنعة المحلية (محطات التحكم الآلي والحماية للمدافع ذاتية الدفع "Cascade" و "Vysota") والأجنبية (Pedrollo و Grundfos وبعض الشركات الأخرى).
- بدء تشغيل محرك مضخة البئر باستخدام محول التردد.
مبدأ إمداد الطاقة للمضخة باستخدام محطات ACS الإلكترونية هو زيادة تلقائية سلسة في الجهد يتم تنظيمها عن طريق التحكم في الطور. عن طريق تحويل التردد، يتم الحفاظ على تيار البداية عند المستوى المقدر.
المهام الرئيسية للبنادق ذاتية الدفع:
- تلقائي (مع إمكانية التبديل إلى الوضع اليدوي) بدء وإيقاف المضخة بأمر مرحل يحدد مستوى الماء في خزان التخزين؛
- التحكم في المضخة عن بعد
- حماية المضخة وإيقاف تشغيلها في حالة حدوث ماس كهربائى، وعدم توازن الطور، والحمل الزائد؛
- حماية التشغيل الجاف.
تشمل عيوب المدافع ذاتية الدفع التكلفة العالية للمعدات.
هل تعلم؟
تقدم بعض الشركات المصنعة لمضخات الآبار نماذج مزودة بنظام تشغيل ناعم مدمج. على سبيل المثال، سلسلة Grundfos SQ وSQE.
"لماذا من الضروري ضمان بداية سلسة لمضخة البئر" قبل الميلاد "POISK"، أخبر أصدقاءك: 3 يناير 2016
كيف يمكن تحقيق توفير الطاقة الأمثل في الأنظمة الهيدروليكية باستخدام مضخات الطرد المركزي؟ يطرح هذا السؤال اليوم بشكل متزايد بين المتخصصين ومديري الأعمال. إذن ما هي الأجهزة التي يمكنها تقصير فترة الاسترداد وزيادة كفاءة الطاقة - بادئ التشغيل الناعم، أو محركات التردد المتغير، أو استخدام التحكم في المضخة المتوازية؟ يقدم مؤلفو المقال تحليلاً تم إجراؤه بعناية لمختلف الحلول التقنية، موضحًا بأمثلة التنفيذ في الإنتاج والرسوم البيانية والجداول.
شركة إيه بي بي المحدودة، موسكو
يعد ضمان كفاءة الطاقة من أكثر المهام إلحاحًا وتعقيدًا في الوقت نفسه في الوقت الحالي. يعد تقليل تكاليف استهلاك الطاقة إحدى الطرق لزيادة ربحية الإنتاج والتشغيل الفعال لخطوط الإنتاج. يوضح التحليل العام للمحطات في مجموعة واسعة من التطبيقات أن التكاليف المرتبطة بشراء المعدات وتوقف الإنتاج بسبب صيانة وتشغيل المعدات الجديدة يمكن تعويضها جزئيًا عن طريق توفير استهلاك الطاقة.
تعتبر التقنيات الموفرة للطاقة إحدى أولويات شركة ABB. أحدث الأساليب والتطورات لضمان التشغيل الأكثر كفاءة وجدت تطبيقها في المعدات الحديثةشركة ABB – محولات التردد وبادئ التشغيل الناعم*، والتي تستخدم على نطاق واسع للتحكم في آليات تشغيل وحدات الضخ ويمكن أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة في مرافق معالجة المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي.
الطريقة الميكانيكية المستخدمة غالبًا للتحكم في تدفق المضخة، أو طريقة الاختناق، غير فعالة للغاية من حيث توفير الطاقة. وهذا يثير السؤال: أي من الحلين التقنيين هو الطريقة الأكثر اقتصادا لتقليل استهلاك الطاقة - محركات التردد المتغير أم التحكم الدوري (الشكل 1)؟ بشكل أساسي، فإن خصائص النظام الهيدروليكي الذي تستخدم فيه مضخة الطرد المركزي هي العامل الحاسم في اختيار طريقة تحكم واحدة على الأخرى.
أرز. 1.تنظيم تدفق النظام من خلال التحكم في الاختناق والدوري والتردد
في صناعة مياه الصرف الصحي، عادة ما يتم تشغيل/إيقاف مضخات الطرد المركزي تحت سيطرة نظام التحكم في العملية. عادة ما يتم جمع المياه المتبقية (أي المياه القادمة من المباني السكنية أو التجارية) في خزانات الصرف الصحي أو خزانات مياه الصرف الصحي حتى يتم ضخها إلى محطات معالجة المياه البلدية. مع الأخذ في الاعتبار بعض التكرار، فإن استخدام المشغلات اللينة يقلل بشكل كبير من خطر انسداد المضخة بالنفايات الموجودة في الماء.
يعد التحكم الدوري بديلاً مثيرًا للاهتمام لمحركات التردد المتغيرة، على الرغم من فقدان المرونة في التحكم في التدفق. بمعنى آخر، تعتبر تقنية التشغيل الناعم تقنية مناسبة وتنافسية للحماية محرك كهربائي غير متزامنمن الأحمال الكهربائية الزائدة والصدمات الميكانيكية والاهتزازات أثناء بدء التشغيل، وكذلك من الصدمات الهيدروليكية في نظام خطوط الأنابيب التي تحدث عند توقف المضخة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تشغيل المحرك الكهربائي عند نقطة التشغيل المثالية ويتم إيقاف تشغيله لبقية الوقت.
توفر الأقسام التالية تحليلاً لتوفير الطاقة وعائد الاستثمار للتحكم في التردد المتغير وحلول التحكم الدوري لمضختين للطرد المركزي (90 كيلووات و350 كيلووات).
نظام الضخ النموذجي
عند تصميم نظام الضخ، فإن الشرط الرئيسي هو ضمان معدل التدفق المطلوب Qop [m3/h]. في النظام المثالي، تتميز المضخة المختارة بخاصية Qbep [m3/h] التي تتطابق مع خاصية Qop [m3/h]. ومن الناحية العملية، عادة ما يتم اختيار مضخة أكبر (الشكل 2). ونتيجة لذلك، تعمل المضخة بكفاءة هيدروليكية منخفضة خلال معظم نطاق الأداء. ما ورد أعلاه موضح في الشكل. 3 لمضختي طرد مركزي من Aurora بقدرة مقدرة تبلغ 90 كيلووات و350 كيلووات.
الجدول 1. الخصائص المقارنةمعلمات مضختين
أرز. 2.اختيار مضخة للتركيب الصناعي
أرز. 3.انخفاض الكفاءة الهيدروليكية في المضخات بقدرة 90 كيلووات و350 كيلووات بسبب التغيرات في معلمات مكونات النظام بنسبة 15%
لتحليل إمكانيات توفير الطاقة في هذه المضخات، تم النظر في ثلاثة أنظمة هيدروليكية مختلفة: مع غلبة الضغط للتغلب على الاحتكاك، أي نسبة (؟) الضغط الساكن Hst [m] إلى أقصى ارتفاع هيدروليكي Hmax [ م] هو 5٪؛ مع غلبة الضغط الساكن (؟ هو 50٪)؛ مع الضغط المشترك (؟ هو 25%) (الشكل 4).
أرز. 4.تم اختيار الأنظمة الهيدروليكية لتحليل التوفير المحتمل في الطاقة
خصائص أداء محول التردد وبادئ التشغيل الناعم والمحرك
تتمتع محولات التردد بكفاءة عالية (ηconv)، والتي تنخفض بشكل طبيعي عندما تنخفض طاقة الخرج مقارنة بالقيمة المقدرة. عندما يعمل بادئ التشغيل الناعم في حالة مستقرة، أي عند تنشيط الالتفافية، تكون كفاءة بادئ التشغيل الناعم 100% تقريبًا. وتجدر الإشارة إلى أن كفاءة بادئ التشغيل الناعم تنخفض بشكل ملحوظ مع زيادة عدد مرات التشغيل في الساعة وانخفاض فترات التشغيل، وهو ما يرجع إلى خسائر الجول الإضافية عند تشغيل وإيقاف المحرك الكهربائي، وكذلك التشغيل من الثايرستور (الشكل 5).
أرز. 5.التغير في الكفاءة الكهربائية (٪) للمشغل الناعم ومحول التردد مع حمل الضخ
تضمن المعايير الأكثر صرامة التي تم اعتمادها مؤخرًا (فئات IE) زيادة كفاءة المحرك الكهربائي - عند التشغيل تحت الحمل (الشكل 6 و7). تتأثر كفاءة المحرك الكهربائي (يعتمد بشكل صارم على الفئة) باستخدام إما محول التردد أو بداية ناعمة: تنخفض الكفاءة عند تشغيله بواسطة عاكس خرج عالي السرعة بسبب وجود تشوهات توافقية في التيار و الجهد الكهربي، لكنه لا يتغير عند تشغيله بواسطة بداية ناعمة بعد نهاية تسارع العملية العابرة بسبب شكل موجة الجهد الجيبي عند خرج الجهاز.
أرز. 6. تأثير فئة كفاءة الطاقة للمحرك الكهربائي على كفاءة المضخة
أرز. 7.تغيير كفاءة المحرك الكهربائي مع الحمل الهيدروليكي
يوضح الجدول تأثير تغيير خصائص مكونات النظام وفئة كفاءة الطاقة للمحرك الكهربائي والخسائر التوافقية في النظام الحقيقي. 2.
الجدول 2.تأثير حجم النظام الأكبر وفئة المحرك والخسائر التوافقية
لاستهلاك الكهرباء (Pn = 90 كيلو واط – تردد التحويل 4 كيلو هرتز)
توفير الطاقة
يظهر الشكل 1 توفير الطاقة الذي تم تحقيقه باستخدام التردد والتحكم الدوري في أنظمة الضخ بقدرة 90 كيلووات و350 كيلووات. 8 و9. في الأنظمة التي يغلب عليها الضغط للتغلب على الاحتكاك (؟ = 5%)، يوفر التحكم في التردد توفيرًا أعلى للطاقة على مدى نطاق التشغيل بأكمله تقريبًا (من 7 إلى 98%) لكلا نظامي الضخ. في حالة مضخة بقدرة 90 كيلووات وفي نظام يغلب عليه الضغط الساكن (؟ = 50%)، يكون التحكم الدوري هو الأفضل الحل الفنيمقارنة باستخدام محول التردد لجميع نقاط التشغيل. يوفر محول التردد توفيرًا أعلى قليلاً في الطاقة لمضخة بقدرة 350 كيلووات، ولكن فقط في حدود 75 إلى 92% من سعة المضخة. عند النظر في نظام هيدروليكي مدمج (؟ = 25%)، فإن التحكم في VFD يسمح فقط بتوفير أعلى للطاقة للمضخات ذات القدرات التي تزيد عن 28% (لنظام 90 كيلوواط) و24% (لنظام 350 كيلوواط). في الواقع، تم ملاحظة أعلى توفير للطاقة باستخدام التحكم في التردد في نطاق قدرة المضخة من 15 إلى 20%.
أرز. 8.
للمضخة 90 كيلو واط
أرز. 9.توفير الطاقة [%] مع التردد والتحكم الدوري
للمضخة 350 كيلو واط
على عكس محولات التردد، التي لديها خسائر في مكونات أشباه الموصلات أثناء التشغيل الاسمي، تعمل المبتدئات الناعمة، في هذه الحالة، من خلال موصل تجاوز، لذلك لا يكون الثايرستور متورطًا (الشكل 10). وبالتالي لا توجد خسائر حرارة إضافية. يوضح الشكل 1 خصائص التشغيل والنظام التي يفضل فيها اختيار طريقة تحكم أو أخرى لتنظيم أداء المضخة. 11**.
أرز. 10.الكفاءة المثلى لمضخة بقدرة 90 كيلووات عند تجاوزها من خلال بادئ التشغيل الناعم
عند الأحمال العالية (90-100% من السعة التصميمية)
أرز. 11.النقطة المرجعية التي يصبح عندها التوفير عند استخدام التحكم الدوري أعلى هي
من استخدام حل محرك التردد المتغير
العائد على الاستثمار
أحد أهم العوامل بالنسبة للعملاء هو حساب عائد الاستثمار، والذي يتضمن التكاليف الإضافية بسبب توقف المعدات أثناء التركيب والتشغيل.
تكلفة محول التردد أعلى بثلاث مرات من تكلفة المبدئ الناعم للمضخات التي تصل قدرتها المقدرة إلى 25 كيلووات، وللمضخات التي تبلغ 350 كيلووات - خمس مرات. يتم حساب إجمالي الاستثمار الأولي لتنظيم التردد أو التحكم الدوري كمجموع تكلفة محول التردد أو بداية التشغيل بالإضافة إلى النسبة المئوية لتكاليف التوقف مقارنة بالتكاليف التي تم إنفاقها على مدار دورة حياة خط العملية بأكملها.
بالنسبة لمحولات التردد والمبتدئين، تبلغ هذه الحصة 7.5%.
قد تختلف تكلفة المكونات الفردية لعدة أسباب. بادئ ذي بدء، تجدر الإشارة إلى أن محولات التردد ذات الجهد المنخفض تستخدم في كثير من الأحيان في التشغيل المستمر للمحرك الكهربائي، وليس في وضع التشغيل/الإيقاف، وتوفر تحكمًا أكثر دقة. ومع ذلك، فإن الترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة (IGBTs) المستخدمة في محولات التردد تتطلب الحفاظ على نظام درجة حرارة وتبريد معين، مما يجعلها عناصر باهظة الثمن وبالتالي تزيد من تكلفة محولات التردد مقارنة بالمشغلات الناعمة من نفس الطاقة المقدرة. في أجهزة التشغيل الناعمة، تعمل عناصر الطاقة شبه الموصلة - الثايرستور - فقط في وضعي البدء والتوقف بمتوسط وقت لكل وضع يبلغ حوالي 15 ثانية. تجدر الإشارة إلى أن الثايرستور غير المكلف والموثوق لا يتطلب تبريدًا قسريًا ثابتًا.
تظهر فترة الاسترداد لمحولات التردد والتحكم في التدفق الدوري في الشكل. 12 و 13 للمحركات الكهربائية 90 كيلو واط و 350 كيلو واط لثلاثة أنظمة هيدروليكية: ؟ = 5%، 25%، 50%.
أرز. 12.فترة الاسترداد للحلول ذات التردد والتحكم الدوري (بادئ التشغيل الناعم)
للمضخة 90 كيلو واط
أرز. 13.فترة الاسترداد للحلول ذات التردد والتحكم الدوري (بادئ التشغيل الناعم)
للمضخة 350 كيلو واط
حلول التحكم بالمضخة المتوازية
في العديد من الأنظمة الهيدروليكية، يمكن تحقيق التوفير الأمثل للطاقة مع عائد جيد على الاستثمار من خلال استخدام نظام التحكم في المضخة المتوازي*** الذي يستخدم كلاً من محركات الأقراص المتغيرة السرعة وبادئ التشغيل الناعم.
أرز. 14.الحل لنظام ذو أربع مضخات متوازية
(نظام هيدروليكي مع غلبة الضغط للتغلب على الاحتكاك)
الجدول 3.مخطط التحكم لنظام ذو أربع مضخات متوازية
في الأنظمة الهيدروليكية مع غلبة الضغط للتغلب على الاحتكاك (؟ = 5%) ومع أربع مضخات متوازية - كل مضخة بقدرة مقدرة تبلغ 350 كيلووات (2500 م3/ساعة) - من الأمثل استخدام محولي تردد ومحولين ناعمين المبتدئين (الشكل 14). في المخطط الذي يوفر أفضل حل من حيث مرونة الاسترداد والتحكم، يتم التحكم في المضختين، 1 و2، بواسطة بادئ تشغيل ناعم، ويتم التحكم في المضختين 3 و4 بواسطة محولات التردد (انظر الجدول 3). تعمل المضخات ذات المشغلات الناعمة بأقصى قدر من الأداء. من خلال زيادة سرعة دوران المضخات التي يتم التحكم فيها بواسطة محولات التردد إلى السرعة الاسمية، يمكن ضمان أقصى أداء للنظام. في النظام الهيدروليكي المختلط (النظام الهيدروليكي المهيمن على الضغط الساكن/الاحتكاك) (؟ = 25%)، يكون التصميم الذي يوفر الحل الأمثل من حيث العائد على الاستثمار ومرونة التحكم عبارة عن ثلاث مضخات، أول مضختين منها عبارة عن بادئ تشغيل ناعم يمكن التحكم فيه والمضخة الثالثة - محول التردد (انظر الشكل 15 والجدول 5).
أرز. 15.حل لنظام بثلاث مضخات متوازية
(نظام هيدروليكي ذو ضغط ثابت/ضغط سائد للتغلب على الاحتكاك)
الجدول 4.مخطط التحكم في التدفق لنظام يحتوي على ثلاث مضخات متوازية
(النظام الهيدروليكي المشترك)
بالنسبة لكلا النظامين، فإن الاستثمار الأولي في شراء بادئ التشغيل الناعم ومحولات التردد يتحول إلى ربح اقتصادي في أقل من 1.5 سنة، بشرط أن يكون التدفق المنظم أقل من 80% من الأداء الإجمالي (الشكل 16).
الجدول 5.خيارات
أرز. 16. فترة الفاتورةالاسترداد لمنشأتين ،
مع التحكم المتوازي للمضخات من محولات التردد والمبتدئين الناعمين
أفضل حل؟
تم إجراء تحليل فعالية أنظمة التحكم في التدفق الترددي والدوري لمضختي طرد مركزي (90 كيلو واط و 350 كيلو واط) بمحركات تصل إلى 1000 فولت. وتشير النتائج التي تم الحصول عليها إلى أن التحكم من خلال التحكم في التردد هو الحل الأفضل في الأنظمة الهيدروليكية ذات القدرة غلبة الضغط للتغلب على خسائر الاحتكاك (نقل السائل دون فرق الارتفاع في حالة استخدام المضخات التدويرية). في الأنظمة التي يسود فيها الضغط الساكن، يوصى باستخدام التحكم الدوري. يجب تجنب محولات التردد في الأنظمة ذات المضخة المسطحة وخصائص الحمل بسبب خطر عدم الاستقرار والانهيار.
تعد أجهزة البداية الناعمة الحل التقني الواعد لمحطات معالجة المياه والتخلص من مياه الصرف الصحي، حيث يكون من الضروري تشغيل/إيقاف المضخة لضخ السائل من المجمعات ومن ثم نقل مياه الصرف الصحي إلى مرافق المعالجة. تتميز بادئات التشغيل الناعمة بأنها موثوقة للغاية ولها وظائف مدمجة للتخلص من المطرقة المائية عند بدء تشغيل النظام وإيقافه. ومع ذلك، يمكن تحقيق الحد الأقصى من توفير الطاقة والحد الأدنى من فترات الاسترداد لمجموعة واسعة من الأنظمة الهيدروليكية باستخدام دوائر التحكم في المضخة المتوازية التي تستخدم مجموعة من محولات التردد وبادئ التشغيل الناعم. واستنادًا إلى خبرة الأتمتة ومجموعة واسعة من معدات الأتمتة ذات الجهد المنخفض، تقدم ABB حلولاً أخرى للاستخدام الفعال للطاقة في مجموعة واسعة من التطبيقات.
______________________________________
* تعمل أجهزة التشغيل الناعمة على تنظيم مستوى الجهد المزود للمحرك الكهربائي، وبالتالي ضمان بدء التشغيل وإيقافه بسلاسة.
** عند تحويل نسبة توفير الطاقة (للسرعة الثابتة والاختناق) إلى فعالية من حيث التكلفة، من المفترض أن تعمل المضخة 8,760 ساعة سنويًا (330 × 24) بسعر 0.065 دولار لكل كيلووات ساعة من الكهرباء.
*** للتحكم الأمثل في التدفق في الدوائر المتوازية، تعمل مضخة واحدة حتى أقصى قدر من الأداءوبعد ذلك يتم تقسيم الحمل الهيدروليكي إلى مضختين تعملان في وقت واحد. عند الوصول إلى نقطة الضبط الثانية، يتم تنشيط ثلاث مضخات، وهكذا.
الأدب
1. آي تي تي للصناعات (2007). مكان شركة ITT في دورة المياه: كل شيء ما عدا الأنابيب.
2. مضخة أورورا (Pentair Pump Group) يونيو 1994، الولايات المتحدة.
3. إيك 60034-31:2009. الآلات الكهربائية الدوارة. الجزء 31: الدليل لاختيار وتطبيق المحركات الموفرة للطاقة بما في ذلك تطبيقات السرعة المتغيرة.
4. برونر، جامعة كاليفورنيا (4-5 فبراير 2009). فئات الكفاءة: المحركات والأنظمة الكهربائية. حدث معايير أداء طاقة المحركات، سيدني (أستراليا). www.motorsystems.org.
5. وزارة الطاقة (DOE). وكالة الطاقة الدولية (EIA) (يونيو 2009). متوسط سعر التجزئة للكهرباء للعملاء النهائيين.
6. ساجاردوي، ج. (يناير 2010). التقييم الاقتصادي لطرق البدء بالجهد المنخفض. SECRC/PT-RM10/017.
7. المعهد الهيدروليكي (أغسطس 2008). المضخات والأنظمة، فهم أساسيات نظام المضخة لكفاءة الطاقة. حساب تكلفة الملكية.
8. آي تي تي فلايغت (2006). مضخة الدورة الدموية بمحرك بيطري لأنظمة الزراعة والتجارة.
9. فوجيليسانج، هـ. (أبريل 2009). كفاءة الطاقة. طريقتان للتحكم في القدرات. مجلة المضخات العالمية.
