Dobavitelj naprave za povratno zaznavanje energije pretvornika vas opominja, da poraba energije elektromotorja, ki poganja breme, predstavlja več kot 70 % celotne porabe energije. Zato ima varčevanje z energijo elektromotorja in bremena, ki ga poganja, še posebej pomemben družbeni pomen in ekonomske koristi.
Obstajata dva glavna načina za varčevanje z energijo elektromotorjev in njihovih obremenitev: eden je izboljšanje učinkovitosti delovanja motorja ali obremenitve, na primer namestitev dvigala s "pomnilniškimi možgani" - v stavbi se več dvigal pogosto premika v isto smer, kar porabi veliko električne energije. Kako narediti dvigala pametna in energetsko učinkovita? Lahko rečemo, da je sodobna tehnologija krmiljenja rešila to težavo. "Umetni nevroni" so kot procesiranje informacij in pomnilniške banke, ki beležijo delovanje dvigal za vsak teden kot časovno obdobje. Glede na zabeležene informacije bo "umetni nevron" ustvaril energetsko najučinkovitejši način delovanja, nadzoroval več dvigal v stavbi, jim zagotovil jasno delitev dela, prispel na ustrezno mesto ob ustreznem času, olajšal vstop in izstop potnikov ter zmanjšal število zagonov in voženj dvigala. Pri skupinskih dvigalih lahko prihranki energije dosežejo več kot 30 %. Poleg tega ukrepi za varčevanje z energijo, namenjeni izboljšanju učinkovitosti delovanja elektromotorjev, vključujejo samodejno izklop osvetlitve dvigala, ko se nihče ne vozi, samodejno ustavljanje ali delovanje tekočih stopnic pri nizki hitrosti itd.; Drugi način je pretvorba mehanske energije, ki jo motor pretvori v breme, nazaj v električno energijo in njena pošiba nazaj v električno omrežje, s čimer se zmanjša poraba energije motorja in bremena v enoti časa, s čimer se doseže cilj varčevanja z energijo. Energijska povratna zanka je tipična naprava za varčevanje z električno energijo v drugi kategoriji.
Kot je dobro znano, imajo elektromotorji mehansko kinetično energijo, ko poganjajo bremena v vrtenje. Če elektromotorji vlečejo bremena, ki se premikajo gor in dol (kot so dvigala, žerjavi, zapornice rezervoarjev itd.), imajo potencialno energijo. Ko elektromotor poganja breme, da upočasni, se sprosti njegova mehanska kinetična energija; ko se potencialna energija bremena med gibanjem zmanjša (potencialna energija se zmanjša), se sprosti tudi njegova mehanska energija. Če je mogoče ta dva dela mehanske energije učinkovito pretvoriti v električno energijo in poslati nazaj v omrežje z izmeničnim tokom, je mogoče doseči cilj varčevanja z energijo.
Analiza varčevanja z energijo dvigal
Dvigalo, ki uporablja regulacijo hitrosti s frekvenčnim pretvornikom, ima največjo mehansko kinetično energijo po dosegu največje obratovalne hitrosti. Preden doseže ciljno nadstropje, se mora dvigalo postopoma upočasnjevati, dokler se ne ustavi. Ta proces je obdobje, ko obremenitev dvigala sprosti mehansko kinetično energijo. Frekvenčni pretvornik lahko v tem času pretvori mehansko energijo v električno energijo prek elektromotorja in jo shrani v velikem kondenzatorju enosmernega toka frekvenčnega pretvornika. V tem času je veliki kondenzator kot majhen rezervoar z omejeno prostornino. Če se voda, vbrizgana v majhen rezervoar, ne izprazni pravočasno, lahko pride do prelivanja rezervoarja. Podobno lahko pride tudi do prenapetosti, če se energija v kondenzatorju ne izprazni pravočasno. Trenutno je metoda ojačanja kondenzatorjev v frekvenčnih pretvornikih uporaba zavornih enot ali zunanjih visokoenergijskih uporov, ki elektriko v velikih kondenzatorjih porabijo za zunanje visokoenergijske upore. Razsmerniki lahko shranjeno elektriko v velikih kondenzatorjih vrnejo v električno omrežje brez porabe, s čimer dosežejo cilj varčevanja z energijo in odpravijo potrebo po visokozmogljivih upornikih, ki porabljajo elektriko in ustvarjajo toploto, kar močno izboljša delovno okolje sistema.
Dvigalo je še vedno potencialna obremenitev in za enakomerno vlečenje bremena je obremenitev dvigala sestavljena iz osebnih kabin in blokov za uravnoteženje protiuteži. Šele ko je nosilnost kabine dvigala približno 50 % (na primer 1000 kg osebno dvigalo s približno 7 potniki), je blok za uravnoteženje protiuteži kabine dvigala v osnovnem stanju ravnovesja mase med obema stranema. V nasprotnem primeru bo med kabino dvigala in blokom za uravnoteženje protiuteži prišlo do razlike v masi, kar bo med delovanjem dvigala ustvarilo mehansko potencialno energijo. Ko se težki deli dvigala premikajo navzgor, se mehanska potencialna energija, ki jo absorbira elektromotor in se pretvori iz električnega omrežja, poveča. Ko se težki deli dvigala premikajo navzdol, se mehanska potencialna energija zmanjša in zmanjšana mehanska potencialna energija se sprosti in pretvori v električno energijo, ki se shrani v velikem kondenzatorju enosmernega vezja frekvenčnega pretvornika prek elektromotorja. Naprava za povratno zanko energije nato ta del električne energije pošlje nazaj v električno omrežje.
Analize, izračuni in testiranje prototipov kažejo, da večja kot je hitrost dvigala, višje kot je nadstropje in manjša kot je poraba mehanskega vrtenja, več energije se lahko vrne v električno omrežje. Količina vrnjene električne energije lahko doseže približno 50 % celotne porabe dvigala, kar pomeni, da je učinkovitost varčevanja z energijo kar približno 50 %.
Zgornja analiza kaže, da ima uporaba naprav za povratno zanko z energijo pomemben učinek varčevanja z energijo pri hitro premikajoči se opremi, kot so dvigala in žerjavi. Poleg tega obstaja pomemben učinek varčevanja z energijo tudi pri opremi, kot so električne lokomotive in portalni skobeljniki, ki se pogosto zaženejo in zavirajo.
Struktura in osnovna načela krmiljenja energetsko varčnih naprav
Glavna struktura vezja naprave za energijsko povratno zanko je prikazana na sliki 1, sestavljena pa je predvsem iz trifaznega polnega mostu IGBT (izolirani bipolarni tranzistor z vrati), serijske induktivnosti, filtrirnega kondenzatorja in nekaterih perifernih vezij.
Uporaba naprav za povratno informacijo o energiji pri varčevanju z energijo v dvigalih
Slika 1: Diagram strukture glavnega vezja in načina povezave naprave za povratno zanko za energijo PFE
Njegov izhodni priključek je povezan z vhodnimi priključki R, S in T frekvenčnega pretvornika dvigala; Na vhodnem koncu sta zaporedno povezani dve izolacijski diodi VD1 in VD2, ki sta nato povezani z linijo PN frekvenčnega pretvornika. Ko dvigalo z regeneracijo proizvaja elektriko, se napetost vodila frekvenčnega pretvornika dvigala poveča, po prehodu skozi VD1 in VD2 pa se poveča tudi napetost vodila povratne naprave. Ko je napetost vodila višja od nastavljene vrednosti odpiranja, povratna naprava začne delovati in dovaja električno energijo nazaj na stran omrežja.
Funkcijo naprave za energijsko povratno zanko lahko opišemo s sliko 2. Krmilno vezje (znotraj črtkanega okvirja) je sestavljeno iz programabilnega logičnega čipa z enim čipom in perifernega vzorčevalnika signalov, skupaj z zelo redundantno programsko zasnovo, ki omogoča krmilnemu vezju samodejno prepoznavanje faznega zaporedja, faze, napetosti in trenutnih vrednosti toka trifaznega izmeničnega električnega omrežja ter pravilno krmiljenje IPM (inteligentnega napajalnega modula) za delovanje v stanju PWM, kar zagotavlja, da se enosmerna energija lahko takoj vrne v izmenično električno omrežje.
Uporaba naprav za povratno informacijo o energiji pri varčevanju z energijo v dvigalih
Slika 2 Funkcionalni blokovni diagram naprave za energijsko povratno zanko
Trenutno so na voljo naprave za povratno zanko z energijo, ki imajo naslednje značilnosti:
① Zamenjava grelnih elementov, kot so zavorni upori, odprava virov toplote, izboljšanje okolja v strojnici, zmanjšanje negativnih vplivov visokih temperatur na komponente, kot so motorji in krmilni sistemi, ter podaljšanje življenjske dobe dvigal;
② Takoj lahko odpravi napetost črpalke, učinkovito izboljša zavorno delovanje dvigala in poveča udobje dvigala;
③ Z uporabo strategije faznega krmiljenja je mogoče učinkovito zatreti harmonske motnje frekvenčnega pretvornika, ki poganja dvigalo na električnem omrežju, in s tem očistiti električno omrežje;
④ Izhodna napetost ima dobro valovno obliko, visok faktor moči, ni pulzirajočega kroženja in napetost se ujema z napetostjo omrežja;
⑤ Učinkoviti ukrepi za električno izolacijo, ki ne bodo motili druge električne opreme ali jih ne bodo motili zunanji dejavniki;
⑥ Izdelek ima visoko stopnjo inteligence, stabilno delovanje, varnost in zanesljivost ter ima različne funkcije zaščite pred napakami in alarma;
⑦ Dokler je izbira pravilna, ožičenje pravilno in ni potrebe po odpravljanju napak, ga je mogoče uporabiti;
⑧ Izdelek ima preprosto strukturo, kompaktno velikost ter enostavno namestitev in vzdrževanje.