Распечатать

Электропривод

Энергоэффективность электропривода. Комплексный подход

28.11.2011

Источник: Schneider Electric

"Круглый стол" в рамках ПТА-2011 Александр Мосин, Sсhneider Electric

Тема, о которой сегодня мало говорится, – борьба с тепловыделением преобразователей частоты (ПЧ). Между тем вопрос охлаждения ПЧ крайне актуален. Возьмем, к примеру, низковольтную гамму инверторов до 2400 кВт. Если они располагаются в небольших помещениях, то необходимы меры для утилизации тепла, особенно в летний период. Это ведет к дополнительным затратам электроэнергии.

Учитывая, что КПД кондиционеров несколько ниже, чем КПД частотников, использование системы кондиционирования существенно снижает экономический эффект от внедрения ПЧ. Не следует забывать и о расходах на приобретение и установку кондиционеров.

О методах борьбы с перегревом инверторов, которые предлагает Sсhneider Electric, расскажу на примере каждой нашей серии ПЧ и начну с инновационной линейки ALTIVAR-312.

Эта универсальная серия выполнена на новой элементной базе. Транзисторы работают при более высоких температурах кристалла, что дает возможность и самому преобразователю функционировать в диапазоне до + 60 °С без уменьшения мощности. ATV312 мощностью до 15 кВт допускает перегрузку по моменту до 200%, его КПД составляет 97,5%, а наработка на отказ – 600 тысяч часов. Конечно, не в предельных условиях эксплуатации, а в нормальных – до + 40 °С.

ATV312 – это маленький частотник, более мощные инверторы ATV61/71 имеют и характеристики более серьезные (мощность до 2400 кВт, перегрузка по моменту до 220%), и наработка MTBF у них меньше (450 тысяч часов). Они функционируют до + 50°С без уменьшения мощности и до + 60 °С со снижением выходной мощности на 10%. Для снижения нагрева контрольной части ATV61/71 мы разработали ряд специальных аксессуаров. В частности, это дополнительные комплекты вентиляции, которые могут быть установлены на крышку частотника, расположенного в шкафу. Силовой блок и контрольная часть внутри ПЧ разделены со степенью защиты IP54.

Следующий конструктивный блок, комплект выносного монтажа, надевается на ПЧ и позволяет уменьшить габариты шкафа, вынося наиболее греющую часть, то есть радиатор и конденсаторы, за пределы шкафа. 90% тепла частотника выделяется снаружи шкафа. Соответственно, необходимый объем охлаждающего воздуха внутри шкафа сильно снижается.

Преобразователи частоты имеют, конечно, высокий КПД, но представьте себе частотник в 100 кВт, всего 2% мощности которого уходит в тепло. Это приличный двухкиловаттный калорифер. Поставьте его в небольшое помещение летом…

Для комплектных преобразователей с IP54 мы предложили конструктивные исполнения, разделенные контуром охлаждения. Для силовой части воздух забирается через цоколь, проходит через радиатор и выбрасывается через крышу. Контрольная часть выделяет всего 10% тепла. Закрепив на крыше шкафа воздуховод, горячий воздух можно отвести за пределы электропомещения. Вместо обычных воздухозаборников в переднюю стенку может быть вмонтирован либо теплообменник, либо кондиционер. Он плоский, компактный, вешается прямо на стенку, и тогда контрольная часть вообще не контактирует с внешним воздухом.

Большие мощности очень сложно выполнять с воздушным охлаждением, поскольку сильно увеличиваются габариты. Для мощностей от 90 кВт до 2,4 МВт у нас предусмотрено и водяное охлаждение. Основные плюсы конструкции в том, что силовая электроника закрыта в герметичный шкаф и с внешним воздухом туда не попадает пыль. Гидравлический контур замкнутый с резервированием циркуляционных насосов. Техобслуживание сводится фактически только к очистке радиаторов.

На сегодняшний день мы предлагаем три схемы гидравлического охлаждения: замкнутое, разомкнутое и с внешним теплообменником, который можно расположить буквально в нескольких километрах от ПЧ, соединив трубопроводом. Это решение наиболее популярно у горнопроходчиков, туннелестроителей. Например, сейчас в Швейцарии в строящемся под Альпами туннеле к земснаряду подключен частотник, длина труб охлаждения которого составляет 3,5 км.

Совсем плохо с местом для расположения систем охлаждения ПЧ на морских судах. У нас есть модели в морском исполнении. Шкаф с замкнутым контуром водяного охлаждения крепится на антивибрационной платформе в двух плоскостях.

Для высоковольтного преобразователя частоты Altivar 1000 (очень миниатюрного для своих параметров) можно выбрать либо водяное, либо воздушное охлаждение с резервированием вентиляторов. Для модели 4 МВт, 3 кВ получается шкафчик всего лишь 1,8 м в ширину (три секции по 60 см).

Александр Мосин, руководитель направления Приводная техника Sсhneider Electric

 

Фотографии предоставлены компаниями: Schneider Electric (1); КМ (2)

Электропривод 25.09.2017 Шведско-швейцарская группа ABB объявила о приобретении бизнес-подразделения Industrial Solutions у компании GE за 2,6 млрд долларов. По мнению главного исполнительного директора ABB, сделка позволит им усилить свою позицию на мировом рынке электрификации.
Электропривод 20.09.2017 Компания «Данфосс» представила новую версию популярного преобразователя частоты VLT. Обновленный HVAC Drive FC 102 дает свободу выбора электродвигателя, так как работает со всеми существующими технологиями: асинхронными, синхронными и SynRM приводами.
Электропривод 14.09.2017 Немецкий бизнес в России почти единогласно выступил против нового закона США о санкциях – таковы результаты опроса Российско-Германской внешнеторговой палаты (ВТП), в котором приняли участие 193 немецкие компании, работающие в России.
Мнение 08.09.2017 Министерство промышленности и торговли России утвердило 16 проектных предложений поддержки промышленности. В числе одобренных инициатив – формирование отечественной компонентной базы для отраслей машиностроения.
Электропривод 06.09.2017 Компания mayr Antriebstechnik разработала электромагнитную версию линейного тормоза серии ROBA-linearstop для применений, в которых отсутствуют или нежелательны компрессоры или агрегаты для гидравлической системы или сжатого воздуха.
Электропривод 04.09.2017 Новинки в области электромеханической трансмиссии и гибридных силовых установок на отраслевой выставке MINExpo глазами Станислава Флоренцева, главного конструктора электропривода транспортных средств ООО "Русэлпром".
Электропривод 04.09.2017 Компания Schaeffler начинает серийное производство экологичных приводов: от электроприводов осей до модулей управления тепловым режимом. На международной автомобильной выставке IAA компания представила перспективные технологии со сниженным и нулевым вкладом в парниковый эффект.
Автоматизация 01.09.2017 Интеллектуальная конвейерная система SuperTrak от австрийской компании B&R разработана на основе 14-летнего опыта работы в промышленности. Технические решения, реализованные в системе, гарантируют высокую отказоустойчивость оборудования и надежную эксплуатацию в режиме 24/7.