Mikrokontrolersko optimizirani pogoni - Svetila.eu

Uradni distributer za energetsko učinkovite naprave POWERBOSS, EUROTHERM in MOTORTRONICS
O
OP
PIIS
SP
PO
OW
WE
ER
RB
BO
OS
SS
SN
NA
AP
PR
RA
AV
VE
E
((m i k r o p r o c e s o r s k e g a k r m i l n i k a e l e k t r i č n i h m o t o r j e v )
ZZaa::
Vrhnika, 22.maj, 2003
...od preproste zamisli do odličnih rezultatov...

POWERBOSS
Powerboss je navkljub svoji že uveljavljeni starosti (na trgu je že več kot pet let) še vedno takorekoč popolna
novost in zato tudi precejšnja neznanka pri uporabnikih električnih motorjev. Powerboss svojemu izrednemu uspehu
na svetovnem in domačem trgu še vedno ni dobil konkurenta, ki bi se mu vsaj po nekaterih funkcijah približal.
Mnogim je znan princip delovanja Powerboss-a, vendar pa je vsa skrivnost njegovega uspeha v izredno prilagodljivi
programski podpori, ki jo le-ta nudi. Danes obstoja že cela kopica različnih softverjev, ki se kolikor se le da približajo
vsaki posamezni aplikaciji.
Na začetku, ko se je Powerboss pričel pojavljati na našem tržišču se je okrog njega širila cela kopica napačnih
predstav in razlag. Vse pa so temeljile na temu, da je to v praksi popolnoma nemogoče in da v bistvu gre za dobro
potegavščino. Na našo srečo je na trgu še vedno dovolj razumevajočih ljudi, ki so po začetni
nezaupljivosti le prišli do spoznanja, da je to pravzaprav predhodnik neke nove revolucije v
nadzorovanju delovanja nereguliranih električnih motorjev. Danes pa imamo že več sto montaž in mnogi
od naših kupcev imajo precejšnje število naprav inštaliranih na svojih motorjih.
Zavedati se je potrebno, da je Powerboss dejansko prvi in edini mikroprocesorski kontrolnik
nereguliranih izmeničnih elektro motorjev. To pa pomeni, da je že v svoji revolucionarni zasnovi zašel na
področje znanosti, ki tega še ne pozna in tega tudi ni še pričela obravnavati v celoti. Tudi to je eden od razlogov,
zakaj veliko uporabnikov nima popolnoma jasnega prepričanja o Powerboss-ovi funkcionalnosti. Vse prepogosto se
dogaja, da ga strokovnjaki radi zamenjujejo bodisi za frekvenčne pretvornike bodisi za mehke zagone ali celo za
kompenzacijsko napravo.
Tako kot smo to že prej omenili je to le posledica nerazumevanja načina delovanja Powerboss naprave. Ker se sami
vse prepogosto srečujemo s temi problemi prepričevanja smo razvili tako imenovano prezentacijsko napravo,
imenovano ZORE Drive V3.0, s pomočjo katere v dejanskem času ponazorimo dogajanje v
elektromotorju z ali brez delovanja Powerboss-a. Šele ob tej nazorni prezentaciji (zaradi velikosti in teže
naprave jo uporabljamo na domačih in mednarodnih sejmih) se mnogi strokovnjaki resno zamislijo in priznajo, da je
to popolnama nepričakovano soočanje z nečem, kar jim je še neznano.
Dovolite nam, da Vam na kratko pojasnimo glavne razlike med napravami s katerimi zmotno enačijo Powerboss ter
samo napravo Powerboss:

MEHKO ZAGANJANJE IN USTAVLJANJE
Mehki zagoni imajo za funkcijo preprečiti nastajanje zagonskih sunkov, ki sicer nastajajo, če se motor zaganja
direktno. S pomočjo mehkih zaustavitev pa se npr. pri črpalkah za tekočine prepreči ustvarjanje pojava, znanega
kot vodno kladivo, ki je posledica hitrih ustavitev. Mehko zaganjanje se lahko vrši bodisi preko zvezde/trikota,
zaganjalnih uporov ali pa preko posebnih naprav imenovanih Mehki Zaganjalniki (Mehki Zagoni). Te naprave so v
svojem principu izjemno enostavne in potrebujejo le malo znanja in malo sredstev. Mehki zagoni izvedejo
zaganjanje motorjev po predhodno nastavljeni časovni rampi ali pa s pomočjo tokovnih omejitev. Ko pripeljejo
motor do predvidenih obratov se običajno izklopijo ali pa preidejo v stand by stanje. Vsekakor pa se njihova aktivna
vloga tu tudi konča in se aktivira le ob novem zagonu. Ob dodatnem plačilu pa se da dokupiti mehki zagon s
...Od preproste ideje do odličnih rezultatov...
funkcijo mehkega zaustavljanja črpalk. Konec koncev sta funkcija in namen mehkih zagonov zelo jasno definirana,
vse ostalo je postranskega značaja in bi v bistvu morala biti le kot opcija na voljo kupcu.
Powerboss ima tako kot vsak mehki zagon že vgrajeno funkcijo mehkega zaganjanja in ustavljanja le stopnje
zaganjanja oz. ustavljanja si je potrebno izbrati in nastaviti glede na specifične potrebe aplikacije. Paralelna
merjenja opravljanja zagonov s Powerboss-om in nekaterimi drugimi renomiranimi zagoni je bila v tem, da je
Powerboss mnogo bolj elegantno (umirjeno) opravil mehko zaganjanje in sicer z ali brez bremena. To je tudi edina
podobnost Powerboss-a z mehkimi zagoni, saj je Powerboss funkcionalno mnogo več kot le-to.

FREKVENČNI PRETVORNIKI
Frekvenčni pretvorniki so izjemno prefinjene naprave za reguliranje delovanja električnih motorjev katerih
glavna lastnost je ta, da s pomočjo dobro nadzorovanega delovnega procesa s spreminjanjem frekvence in izhodne
napetosti spreminjajo hitrost vrtenja motorja, s čimer približujejo trenutno porabo električne energije dejanski
potrebi aplikacije. Zaenkrat so to najučinkovitejše naprave za dejansko varčevanje električne energije s
spreminjanjem moči motorja skozi njegovo delo.
Powerboss, ne po svoji naravi ne po svoji funkciji, niti približno ni podoben frekvenčnemu regulatorju, ker deluje
po povsem drugačnih principih. Powerboss ne spreminja števila obratov motorja in zaradi tega je moč
motorja na izhodu vedno enaka in nespremenjena. Powerboss in Frekvenčni regulatorji so si
komplementarni, ker vsak deluje na področju, ki je nedostopno drugemu.

CENTRALNA KOMPENZACIJA JALOVE ENERGIJE
Centralna kompenzacijska naprava za kompenzacijo jalove energije ima za funkcijo izboljšanje cos.fi v
omrežju. Ta naprava je že z zakonom predpisana, ker se zaradi njenega delovanja zmanjša strošek za dobavo
energije. Poleg stroškov za dobavo energije pa nam jalova moč dodatno obremenjuje prenosne linije, napajalne
transformatorje in stikalne elemente, ter s tem povečuje izgube. Kompenzacijska naprava izboljša cos.fi v omrežju,
kar seveda dodatno učinkuje na zmanjšanje direktne porabe navidezne energije. Ta naprava pa ne izboljšuje
delovnega izkoristka motorja, ker tega centralno tudi ne more. To se lahko preveri tako, da se s pomočjo merilnega
inštrumenta, kakršen je Harmonic Power Analyser Circutor AR5, lokalno izmeri pf (power factor) motorja, pri čemer
se izkaže, da se izkoristek ni skorajda nič izboljšal, kajti pf bo pri neobremenjenem motorju okoli 0,17 – 0,25 in pri
polni obremenitvi okoli 0,80 – 0,85 to pa je še daleč od centralno merjenega, ki dosega celo 1,0 oz. zaradi
zakonskih predpisov ne sme biti izpod 0,95.
Powerboss za razliko od centralne kompenzacijske naprave direktno ne posega v omrežje pač pa le lokalno
izboljšuje izkoristek motorja s tem, da spreminja kakovost in količino električne energije dobavljene izključno
enemu porabniku, ki je sicer pod njegovim nadzorom. Meritve so pokazale, da kljub obstoju kompenzacijskih
naprav, Powerboss dramatično izboljša izkoristek motorja. Stopnja izboljšanja izkoristka doseženega s Powerbossom
je direktno povezana s povprečno obremenitvijo pogona, ki je pogosto bistveno nižja od nazivne. Taka situacija
pomeni pri klasičnem pogonu slabši izkoristek, pri aplikaciji Powerbossa pa se izkoristek izboljšuje!
Zdaj, ko smo opravili direktne primerjave med Powerboss-om in nekaterimi napravami, za katere določeni
strokovnjaki menijo, da so direktna konkurenca Powerboss-u in ugotovili, da ima Powerboss z vsako od
omenjenih naprav sicer nekaj skupnega (vendar precej več različnega) je čas, da na kratko opišemo še Powerboss
sam.
...Od preproste ideje do odličnih rezultatov...

POWERBOSS
Powerboss je unikaten izdelek na tržišču kontrolnikov delovanja električnih motorjev. Poleg že opisanih primerjalnih
podobnostih z nekaterimi drugimi napravami, ima Powerboss še dodatne lastnosti, ki jih drugi nimajo in tudi če
že deklarirajo, da jih imajo so le-te neznatnega pomena in sploh neprimerljive s Powerboss–ovim delovanjem.
Za pridobitev popolne slike o napravi Powerboss bomo navedli vse njegove najpomembnejše lastnosti in delovanje:
S Powerbossom se motor sreča takoj ob zagonu, kjer Powerboss prevzame le-tega in ga skladno s predhodno
nastavitvijo optimalno pripelje do polnih obratov. Pri tem pa bo preprečil tokovne zagonske sunke in odpravil
nepotrebne preobremenitve na pogone zaradi sunkovitega zagona. Ravno tako bo izredno mehko zaustavil vsako
črpalko in s tem preprečil, da bi zaradi sunkovite zaustavitve prišlo do prebijanja ventilov, zasukov, tesnil, cevi ali
celo poškodb črpalk zaradi pojava vodnega kladiva, kjer zaradi lastne inercije tekočina ob nagli ustavitvi izzove
neverjetno naraščanje pritiska v cevovodnem sistemu.
Po opravljenem mehkem zagonu pa bo Powerboss pričel z optimizacijo motorja. To pomeni, da bo vsako tisočinko
sekunde preveril vse parametre, ki so pomembni za delovanje motorja in vsako stotinko izvajal ukaze za posamezne
akcije. Optimizacijo bo izvajal vseskozi dokler motor obratuje ne glede na to ali v praznem teku ali pod polnim
bremenom.
Optimizacija pomeni, da bo Powerboss vseskozi skrbel za racionalno napajanje motorja na ta način, da bo stalno
približeval (zniževal) navor motorja navoru bremena. Ker je znano, da zaradi svoje neučinkovitosti motorji rabijo
precej več energije kot jo dejansko potrebujejo za poganjanje bremena in za premagovanje lastnih izgub, bo
Powerboss nenehno uravnaval ravno te parametre.
Powerboss bo zaradi precejšnjega znižanja napetosti (od 415V na 300V) in znižanja toka (odvisno od potreb
bremena) tudi preko 70% v praznem teku bistveno znižal toplotne izgube v vodnikih in navitju. Zaradi precejšnjega
znižanja jalove energije in obremenitve praznega teka se bo povečal izkoristek motorja. Kot dodatek k temu naj
navedemo še dejstvo, da se bo delovanje motorja, nadzorovanega s Powerbossom, precej umirilo in
vibracije le-tega se bodo zelo znižale. Pri vsem tem pa naj povdarimo, da motor niti za hipec ne bo
utrpel izgube potrebne moči oz. število vrtljajev motorja bo ostalo vseskozi nespremenjeno, rezultati
pa kažejo, da se zmanjša poraba delovne energije tudi preko 30 %.
Predvsem zaradi tega delovanja se bodo bistveno znižale okvare na motorju in prenosnih elementih, kar pa seveda
pomeni ne samo daljšo življensko dobo le-teh pač pa tudi precejšnje znižanje stroškov vzdrževanja in povečan
delovni učinek same aplikacije.
ERCO International d.o.o. team
...Od preproste ideje do odličnih rezultatov...
Saved Energy Is Pure Profit…
“A 20% cut in energy costs represents the same bottom line
benefit as a 5% increase in sales in many businesses ”
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
How much Energy does the world produce?
160 Trillion kWh
1/3 doesn’t get delivered due to production and line losses
1/2 of all energy that does get delivered is then wasted
(International Energy Agency)
The USA is the worst culprit with over 60% of all energy
wasted
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Did you know?
The amount of energy wasted
by the US economy in 2012…
Could power the United Kingdom
For 7 years
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Innovative energy saving Technologies
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Customers
What is integra ?
Integra is a Motor controller…
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
What is a motor controller…
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Variable Speed Drives
Fixed Speed Drives
Only 10% of all motors
90% of all motors
Pumps & Fans
Soft Starting
Compressors
Soft Stopping
HVAC
Braking
VSD,VFD, inverter etc.
Understanding loading
Most motors do not operate at full load because:
•
•
•
•
Over-rated
Load conditions
Variable loads
Duty Cycles
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Understanding loading
Motors become more inefficient the lower the load
When motors are under loaded they give
opportunities for energy saving.
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Understanding loading
So when it is a Fixed speed application with a low
or variable load, it is time to use Integra
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Fixed Speed Applications
Integra delivers
•
•
•
•
Soft Starting
Soft Stopping
Braking
Energy Saving
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
kW Ratings
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
11kW
15kW
22kW
30kW
37kW
55kW
75kW
90kW
110kW
132kW
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
150kW
186kW
225kW
260kW
315kW
375kW
450kW
630kW
750kW
800kW
Voltages
220V
480V
575V
690V
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Sizes
1 – 22kW @ 220-460V
30 – 55kW @ 220-460V
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Sizes
75-110 kW @ 220-460V
132k-225kW @ 220-460V
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
How does integra work?
Where is the energy wasted?
Escalators- 14 hours a day, six
days a week will use around 7,500
kilowatt-hours of electricity in a
year.
7,500 kilowatt is enough power to
cope with 20 large men.
But what about just one man?
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Where is the energy used?
0
250
500
750
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
1000
Loading- a closer look
44 A–13 A
= 70% less KVA
4.8 Kw–2Kw
= 58% less Kw
29 Kvar–7.4kvar
= 74% less Kw
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Loading- a closer look
208A – 133A =
36% less Kva
21 Kw – 18Kw =
14% less Kw
141 Kvar –
84Kvar = 40%
less Kvar
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Loading- a closer look
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
The integra effect
Heat Control?
1300
1000
1100
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
1200
1300
1400
The integra effect
1500
Peak power demand?
1400
1300
1200
110
0
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0.1
Where does integra work?
Where does integra work ?
Injection molding
Tile Cutters
Circular Saws
granulators
Agitators
Primary Crushers
Grinders
Mixers
Compressors
Marble
Cutters
Travelators
Baggage Handlers
Dye Cast Machines
Chippers
pumps
Band Saws
Crushers
Bore hole Pumps
Packaging ConveyorsPresses Vacuum Pumps
Rock Crusher
Polishers
Pump
Reciprocating
Jacks Hydraulic Pumps
compressors
Escalators
Secondary Crushers
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Applications
Conveyors
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Applications
Injection Moulding
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Applications
Crushers
Applications
Flywheel applications
Mining
Mining
Manufacturing
Marine
Off Grid
Manufacturing
Off Grid
The Single
Phase
Demo
The site survey
Technologies Partner
Training Course
Test Results
&
The site survey
Casestudies
Direct on Line
Soft Starting
X Nominal Current
Time in Seconds
-Motor Efficiency
=85 kW Shaft Power
=15 kW Losses
85% Efficiency
=100 kW Input
- Motor Losses
100%
RED - This is a standard motor efficiency.
Black - Motor which gets very efficient very
quickly thus power factor increases dramatically
for small load change.
(High Efficiency Motor)
Efficiency
Yellow - Motor runs very inefficiently and power
factor has a gradual increase.
(Poor Efficiency Motor)
0%
50%
Motor Load
100%
Sandcrusher with Integra
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Energy Saving with Integra
208A – 133A =
36% less Kva
21 Kw – 18Kw =
14% less Kw
141 Kvar –
84Kvar = 40%
less Kvar
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Installing Integra
Parameter Adjustment
Actual pump profile with ramp down
DOL Start
DOL Stop
Soft Start
Soft Stop
Flow
Start
Run
Time
Stop
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,
Special applications
Special Applications
Overview
• Timed Cut Off
• Proximity Sensor
• Stored Energy
• Fixed Voltage
• Pump On – Pump Off
• Eddy Drive
(5&2%,%G0R0R01%
Žorgova ulica 271%8
231%
Ljubljana-Črnuče1%6ORYHQLD
Tel: +!"#$%$&'($#%$)* Fax:+!"#$%$&'($#%$
email: [email protected]/34,