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 02.10.2019 Золотую медаль за инновационную трансмиссию eAutoPowr и интеллектуальную систему e8WD получила компания John Deere от Сельскохозяйственного общества Германии (DLG). Еще за 39 продуктов и решений были отмечены серебряными наградами.
Электропривод 30.09.2019 Компания Sumitomo Heavy Industries достигла соглашения о приобретении производителя частотно-регулируемых приводов Invertek Drives. Как сообщается в релизе, это очередной шаг стратегии по развитию бизнеса, как с точки зрения увеличения портфеля, так и расширения охвата мирового рынка.
Электропривод 30.09.2019 Компания Schaeffler выходит на рынок двигателей для электромобилей с модульной технологической платформой высокой степени интеграции. Ряд применений варьируется от гибридных модулей и специализированных гибридных трансмиссий (DHT) до электрических двигателей для электрических мостов.
Электропривод 10.09.2019 Компания ABB выиграла заказы на сумму более 140 миллионов долларов от швейцарского производителя поездов Stadler на поставку современного тягового оборудования для поездов и локомотивов в США и нескольких европейских странах.
Электропривод 02.09.2019 Преобразователь частоты компании Danfoss получил возможность мониторинга и прогнозирование технического состояния систем с частотным регулированием. VLT AutomationDrive FC 302 позволяет заблаговременно обнаруживать неполадки в приводной системе.
Автоматизация 29.08.2019 Министр промышленности и торговли Российской Федерации Денис Мантуров направил приветствие в адрес участников, гостей и организаторов международной политехнической выставки «Технофорум-2019».
Электропривод 27.08.2019 Cуществует несколько эффективных технологичных мероприятий, позволяющих ускорить процесс внедрения высокоэнергоэффективных двигателей. Одно из них заключается в заливке ротора медным сплавом, обладающим высокой электрической проводимостью, и, следовательно, снижающим потери в обмотке ротора.