preloader
mail@uselogic.ru  +7(495) 374 68 44 Заказать звонок

Область применения

Всегда, когда работа работа включает движение с частыми изменениями скорости или направления вращения,  или когда большие массы должны быть электрически остановленны, преобразователи частоты с возможностью рекуперативного торможения являются привлекательным решением, как для производителя машины, так и для её пользователя.

Ниже перечисленны основные применения:

  • Применения с вертикальным перемещением
  • Приводы с транспортными тележками
  • Машины с высокими моментами инерции
  • Центрифуги
  • Возобновляемые источники энергии (энергия воды, энергия ветра)
  • Применения с большой энергией торможения и длительным периодом торможения

Обзор

Siemens AG устанавливает полностью новый уникальный стандарт в области компактных преобразователей частоты: технология впервые в мире допускает рекуперацию энеогии в меньших, более лёгких и дешёвых преобразователях частоты.

Преобразователи частоты с Эффективным питанием
  • SINAMICS G120 (интегрированно в PM250 и PM260 силовые модули)
  • SINAMICS G120D
  • SIMATIC ET 200S FC
  • SIMATIC ET 200pro FC

Информацию о SINAMICS G120 и SINAMICS G120D Вы найдёте в данном каталоге (главы 3 и 4).
для информации о преобразователе частоты SIMATIC ET 200, пожалуйсто, обратитесь к главе 8 и каталогу IK PI.

Потенциал сохранения энергии за счёт Эффективного питания

Таблица ниже показывает преимущества технологии в сравнении с общепринятыми 2-х квадрантными преобразователями частоты.

Особо можно отметить три критерия:

  • Рекуперация энергии
    • 100% энергии торможения возвращается в сеть, что допускает длительное торможение. Такой режим не реализуем на практике с тормозным сопротивлением.
    • Не требуется подбор тормозного резистора
    • Не требуется установка контроля рассеиваемого тепла
  • Отсутствие генерации реактивной мощности
    • Потребление энергии без пиков, поэтому требуется минимальная мощность трансформатора и снижается реактивная составляющая тока
    • Для достижения низкого уровня гармоник со стандартным звеном постоянного тока, требуется сетевой фильтр с uK = 6 %.
    • Как результат потребление энергии ниже на 22 %, что соответствует снижению потерь в системе питания примерно на 40%
    • Снижается нагруженность системы питания 
  • Компенсация реактивной мощности, улучшенный cos ϕ
    • Незначительная ёмкость на входе ≅ 0.94
    • Компенсация реактивной мощности двигателя и других индуктивных нагрузок
    •   Требуемый ток системы в целом уменьшается. В системе, состоящей из преобразователя с двигателем и другого двигателя в сети, общий ток уменьшается приблизительно на 12%.
Условия питающей сети

Преобразователи частоты с Эффективным питанием имеют гораздо меньшее содержание гармоник (и, следовательно, меньшую реактивную составляющую) чем стандартные преобразователи частоты. Гармоники до 11-ой включительно значительно ниже указанных в соответствующих стандартах. Амплитуды этих основных гармоник снижены более чем вдвое по сравнению с описанными в соответствующем стандарте (EN 61000-3-12).

Требования к системе питания более не такие строгие, как для стандартных преобразователей частоты. Эксперименты показали, что данная технология может применяться повсеместно. Исключение: в изолированных сетях с отдельным генератором (без подключения к сети), для уменьшения резонанса должен использоваться внешний конденсатор. Ёмкости должны расчитываться персонально для каждого случая. Допустимое отношение между мощностью короткого замыкания сети

 SK_network и полной мощностью преобразователя частоты Sinverter:

SK_network ≥ 100 × Sinverter в соответствии с uK ≤ 1 %

Пример применения на устройстве подъёма кране-штабелёре

Приведённый пример показывает общую экономию для устройства подъёма крана-штабелёра. Сравнивается обычный компактный преобразователь частоты без возможности рекуперации энергии в сеть и преобразователи частоты с Эффективным питанием (т.е.  SINAMICS G120 с PM250 с рекуперацией).  Затраты на установку и экономический эффект рассматриваются раздельно. Результат - дополнительная экономия времени и цене за счёт системы Эффективного питания.

 

Цена

Занимаемое пространство(только оборудование)

 

Euro

cm3

Стандартная технология 

Стандартный преобразователь частоты без PROFIBUS или модуля энкодера, без блока рекуперации, 22 кВт с высокой перегрузочной способностью.

2830

35035

Тормозное сопротивление (2 последовательно, 2 параллельно)

1480

80100

Сетевой дроссель

240

12155

Стоимость электроэнергии 1)

8850

-

Общая стоимость

13400

127290

Технология Эффективного питания 

SINAMICS G120 с PM250 и CU240E
с рекуперацией энергии в сеть,
22 kW высокая перегрузочная способность

3780

29610

Стоимость электороэнергии 1)

4220

-

Общая стоимость

8000

29610 

 

40 % экономия затрат

77 % экономия пространства



1) Для срока службы 12500 час, FEM 9.512 для кранов-штабелёров.

Данный пример основывается на следующих данных:

Привод подъёма (техническая спецификация)

mtotal = 1900 kg

mload = 1000 kg

mown = 900 kg

vhoist = 60 m/min = 1 m/s

astarting/braking = ±0.5 m/s2 (tstarting/braking = 2 s)

ηtotal = 0.85

Общая высота = 24 m

Высота подъёма = 18 m

Двигатель (техническая спецификация)

Prated = 11.0 kW

n50 Hz = 1460 rev/min

nmax = 2980 rev/min (102 Hz)

Mrated = 71.9 Nm

η = 0.89

Irated = 37.2 A (at 230 V)

87 Hz - характеристика

Редуктор (техническая спецификация):

Цилиндрический-конический редуктор с передаточным отношением i = 40.5

η = 0.96

Интеграция

Кноцепции питания SINAMICS

SINAMICS предлагает четыре концепции для монтажной компоновки цепи питания преобразователя.

Концепция

Характерные особенности

Базовое питание

  • автоматический энергообмен через общий
    промежуточный контур
  • без рекуперации
  • Braдля режима торможения необходим тормозной резистор
  • высокий уровень гармоник (как опция предлагаются дроссели)
  • КПД около 99 %

Умное питание

  • автоматический энергообмен через общий промежуточный контур
  • с рекуперацией
  • обязательно наличие сетевого дросселя
  • КПД около 98 % до 99 %

Эффективное питание

  • с рекуперацией
  • сетевой дроссель не нужен/запрещен
  • низкий уровень гармоник
  • КПД около. 98 %
  • высокая энергоэффективность и высокая доля активного тока
  • автоматический энергообмен через общий промежуточный контур

Активное питание

  • автоматический энергообмен через общий промежуточный контур
  • с рекуперацией
  • отсутствие высших гармоник благодаря синусоидальному току в моторном и генераторном режиме
  • КПД около 97 % до 98 %
  • возможна работа в изолированных сетях
  • возможна работа в слабых сетях (uK ≤ 5 %)
  • высокое напряжение промежуточного контура позволяет
    использовать силовые части меньшего размера
  • независимость от колебаний напряжения сети благодаря отрегулированному (неизменному) напряжению промежуточного контура

Следующие преобразователи оснащены Базовым питанием:

  • SINAMICS G110
  • SINAMICS G120 (встроено в силовые модули PM240)
  • SINAMICS G10D
  • SINAMICS S110 and SINAMICS S120 (встроено в силовые модули PM340)

Информацию по продуктам SINAMICS с Smart Infeed и Active Infeed можно найти в Каталогах D 11, PM 21 и NC 61.

Особенности

  • Длительное торможение со  100 % тормозной мощностью 
  • Экономия энергии за счёт рекуперации энергии в сеть в генераторном режиме
  • Отсутствие тормозного сопротивления, сетевова дросселя и тормозного ключа
  • Нет затрат на тормозное сопротивление и нет необходимости в трудоёмкой прокладке кабелей
  • Значительно меньшие размеры по-сравнению с обычным преобразователем частоты
  • До 22 % меньше потребление энергии
  • Нет дополнительного выделения тепла в процессе торможения
  • Экономически более эффективное решение 
  • Сохранение пространства в шкафу. Меньшие габаритные размеры. 

Дальнейшая информация

SINAMICS Эффективное питание

Эффективная концепция питания - одна из четырёх различных цепей питания SINAMICS доступная на рынке. Обзор различных концепций приведён ниже:

Концепция

Характерные особенности

Базовое питание

  • Нет возможности рекуперации
  • Для торможения требуется тормозное сопротивление
  • Высокое содержание гармоник (дроссель доступен опционально)

Умное питание

  • Возможна рекуперация энергии в сеть
  • Требуется сетевой фильтр
  • КПД примерно от 96 % до 97 %

Эффективное питание

  • Возможна рекуперация энергии в сеть
  • Сетевой дроссель не доступен/не требуется
  • КПД примерно 98 %
  • Высокое КПД и большая активная составляющая тока
  • Низкое содержание гармоник 

Активное питание 

  • Возможна рекуперация энергии в сеть
  • Синусоидальная форма тока в двигателе
  • Высокое напряжение звена постоянного тока, компенсация колебаний сети


 

preloader

48834