Эффективная технология питания
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:
S K_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 |
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)
m total = 1900 kg
m load = 1000 kg
m own = 900 kg
v hoist = 60 m/min = 1 m/s
a starting/braking = ±0.5 m/s2 (tstarting/braking = 2 s)
ηtotal = 0.85
Общая высота = 24 m
Высота подъёма = 18 m
Двигатель (техническая спецификация)
P rated = 11.0 kW
n 50 Hz = 1460 rev/min
n max = 2980 rev/min (102 Hz)
M rated = 71.9 Nm
η = 0.89
I rated = 37.2 A (at 230 V)
87 Hz - характеристика
Редуктор (техническая спецификация):
Цилиндрический-конический редуктор с передаточным отношением i = 40.5
η = 0.96