Як розподільний щит типу MCC підтримує управління електродвигунами

Електродвигуни мають велике значення для ефективності роботи виробничих підприємств, установок з очищення води та навіть гірничодобувних операцій. Для забезпечення безпеки та тривалого терміну служби обладнання важливе значення має ефективне управління двигунами. Розподільні щити МЦК (щити центру керування двигунами) спеціалізуються на централізованому керуванні, захисті та автоматизації роботи декількох двигунів. Цей елемент керування вирішує проблеми, пов’язані з надто великою відстанню між точками керування, надмірною частотою виникнення несправностей та втратами енергії через неефективність. Щити МЦК не є універсальними розподільчими пристроями і мають використовуватися виключно в системах управління промисловими двигунами. Як професійний виробник електроустаткування, GPSwitchgear удосконалює конструкцію щитів МЦК, адаптуючи її для різних масштабів управління двигунами — від малих майстерень до великих промислових підприємств. У цьому матеріалі ми розглянемо, яким чином щит МЦК покращує управління двигунами різними способами.

Щит МЦК спрощує операції керування двигунами

Керування двигунами здійснювалося і досі здійснюється децентралізовано. Кожен двигун має локальний контролер. Це призводить до наявності багатьох робочих точок, складного електричного з'єднання та високих витрат на управління. Проблему вирішує розподільний щит з мотор-контролерами (MCC), який централізує керування. Залежно від моделі, в одному шафі або групі шаф можна керувати від 10 до 50 двигунів. Кожен двигун має окремий модуль керування в щиті MCC, і оператори можуть керувати запуском, зупинкою та регулюванням швидкості двигуна через один інтерфейс людина-машина (HMI) або локальні кнопки. Наприклад, на харчовому виробництві оператори можуть керувати 20 двигунами конвеєрів і вмикати всі двигуни з одного пункту керування, замість того, щоб ходити до 20 локальних панелей керування. Така централізація значно скорочує час та зусилля на експлуатацію і спрощує електричне з'єднання. Розподільний щит MCC скорочує використання кабелів на 40–60 відсотків, що зменшує витрати на монтаж та помилки у підключенні. Щит MCC також дозволяє операторам керувати двигунами за допомогою промислових протоколів дистанційного зв'язку та отримувати доступ до управління через систему SCADA. Це підвищує контроль над роботою.

Розподільний щиток MCC інтегрує передові функції захисту двигуна.

Перевантаження, короткі замикання, втрата фази та недостатня напруга — це несправності, які можуть виникнути у двигунів і, якщо їх не усунути, призводять до пошкодження двигуна, експлуатаційних втрат і навіть загроз безпеці. Для сприяння управлінню двигунами у розподільний щиток МСП інтегровано повний комплекс функцій захисту двигунів у межах кожного модуля керування двигуном. Ці модулі включають такі функції захисту: 1) Захист від перевантаження: теплові реле перевантаження або електронні пристрої захисту оцінюють струм і вимикають двигун, коли виявлено надмірний струм, що триває протягом заздалегідь встановленого періоду, щоб уникнути пошкодження обмоток двигуна. 2) Захист від короткого замикання: пошкодження двигуна та електропроводки запобігаються швидким вимкненням ланцюга за допомогою автоматичних вимикачів або запобіжників, вбудованих у модулі керування двигуном. 3) Захист від втрати фази: можливо контролювати живлення та зупиняти двигун при втраті однієї фази, що запобігає перегріву всього за кілька хвилин під час роботи в однофазному режимі. 4) Захист від заниженої/завищеної напруги захищає ізоляцію двигуна та механічні частини шляхом вимкнення двигуна або подачі сигналу тривоги під час надмірної напруги живлення, що активується при низькій напрузі.

Розглянемо насос для очисної станції води. Якщо у двигуна насоса, підключеного до розподільчого щита МСП, втрачається одна з фаз, щит негайно зупиняє двигун і подає сигнал тривоги. Це запобігає дорогим ремонтам і перешкоджає припиненню подачі води на станції. Розподільчий щит МСП від GPSwitchgear використовує захисні компоненти з часом реакції менше ніж 0,01 секунди, що забезпечує надійне виявлення несправностей та захист.

Щит МСП дозволяє проводити передбачуваний технічний обслуговування завдяки реальному моніторингу двигунів

Для ефективного керування двигунами важливо мати можливість у реальному часі відстежувати їхній робочий стан, щоб запобігти потенційним проблемам, які можуть перерости в серйозні несправності. Урахувавши це, комутаційний щитовий пристрій МСП інтегрує датчики контролю разом із можливостями збору даних. Кожен модуль керування двигуном у щитовому пристрої МСП оснащений датчиками, які відстежують ключові показники, такі як струм і напруга двигуна, температура, потужність, швидкість та час роботи. Ця інформація надходить до головного контролера щитового пристрою МСП, відображається на HMI та зберігається в локальній базі даних для подальшого використання. Ці дані можна використовувати для оцінки продуктивності двигуна; наприклад, зростання струму двигуна може свідчити про знос підшипників, тоді як підвищення температури обмотки може вказувати на погіршення ізоляції. Така функція моніторингу в реальному часі сприяє передбачуваному технічному обслуговуванню. Ремонт або заміну компонентів двигуна можна виконувати значно ближче до фактичної потреби, на відміну від планового обслуговування, яке може бути або занадто раннім, або запізнілим щодо реального стану, що зменшує витрати на обслуговування двигуна та продовжує термін його служби. Щитовий пристрій МСП також має здатність аналізувати дані та прогнозувати тенденції.

Щит управління МВН знижує витрати за рахунок підвищення енергоефективності двигунів

Кожна галузь має енергетичні експлуатаційні витрати. Для кожної галузі обов'язковою є наявність витрат на споживання енергії, причому промислові двигуни споживають від 60 до 70% електроенергії. Розподільний щит управління двигунами (MCC) відіграє важливу роль у керуванні двигунами, оптимізуючи енергоефективність багатьма способами. По-перше, у модулі керування двигунами щита MCC інтегровані регульовані частотні перетворювачі (VFD). Перетворювачі дозволяють контролювати швидкість двигуна на кожному етапі навантаження. Натомість того, щоб двигун працював на повній швидкості, VFD дозволяють йому працювати повільніше в періоди низького попиту. Наприклад, на фабриці вентилятор може працювати лише на 70% потужності в періоди зниженого навантаження. Використання VFD дозволяє зекономити від 30 до 50% енергії двигуна в періоди низького навантаження порівняно з роботою на постійній швидкості. Крім того, щит MCC може контролювати коефіцієнт потужності двигунів, а також можуть бути інтегровані модулі корекції коефіцієнта потужності (PFC): якщо коефіцієнт потужності занадто низький через реактивну потужність обмотки двигуна, втрати енергії в мережі живлення можуть бути скомпенсовані. Нарешті, щит MCC має систему моніторингу даних для виявлення двигунів, що марно витрачають енергію. Наприклад, двигун із надмірно високим споживанням енергії та низькою ефективністю може потребувати заміни або ремонту.

Використання розподільчого щита MCC може зекономити підприємству 10-20% від загальних витрат на електроенергію та забезпечити безперебійне, ефективне керування двигунами. Розподільчий щит MCC від GPSwitchgear також надає детальні звіти про споживання енергії та економію, що дозволяє керівникам об'єктів ще більше відстежувати та оптимізувати споживання енергії.

Покращення надійності систем двигунів розподільчого щита MCC за допомогою модульної конструкції

Зміни є постійним явищем у промисловості, як і необхідність гнучкості у розподільчих щитах системи керування електродвигунами (MCC), щоб адаптуватися до змін у системах двигунів. Кожен модуль керування двигуном у розподільчому щиті MCC є стандартною виймаємою одиницею, що означає: у разі виходу модуля з ладу оператори від'єднують його та замінюють на запасний, поновлюючи роботу двигуна протягом 10–15 хвилин. Для немодульних систем цей час може становити 1–2 години. Це покращує безперебійність виробництва, оскільки простої значно скорочуються. Крім того, модульна конструкція дозволяє просте розширення системи двигунів. Наприклад, якщо потрібно додати більше двигунів, це можна зробити без зміни існуючих кабелів чи компонентів розподільчого щита MCC, що забезпечує швидку адаптацію системи. Яскравим прикладом є підприємство, де замість розробки нової системи керування для розширення щита MCC, сам щит може впоратися з розширенням шляхом додавання 5 нових модулів керування двигунами. Надійність додатково підвищується завдяки модульній конструкції, оскільки несправність у системі двигунів ізольована.

Розподільний щит MCC компанії GPSwitchgear включає модульні компоненти високоякісного рівня з суворою перевіркою сумісності, що забезпечує бездоганну взаємозамінність та додавання нових компонентів, тим самим підвищуючи гнучке та надійне керування двигунами.