Aký vplyv majú elektromotory na energetickú účinnosť strojov?
Aj keď sú elektromotory efektívnejšie ako pneumatické alebo hydraulické pohony, patria po vzduchových kompresoroch a peciach k najväčším spotrebiteľom energie v strojoch. To je významný faktor v časoch prudko rastúcich nákladov na energie. Keď hovoríme o motoroch ako o spotrebiteľoch energie, medzi nežiadúce javy patria straty vírivými prúdmi, Jouleove straty a spotreba jalového prúdu.
Koľko spotrebovanej elektrickej energie sa stratí?
Reaktívna energia, ktorú nemožno premeniť na mechanickú energiu, predstavuje viac ako 15 % elektrickej energie spotrebovanej strojmi. B&R do svojich pohonov ACOPOSmulti integruje aktívne zdroje s korekciou účinníka (PFC), čím prakticky eliminuje jalovú zložku spotrebovaného elektrického výkonu. Navyše, na rozdiel od pasívnych variantov, umožňujú aj spätné privádzanie energie do elektrickej siete počas rekuperačného brzdenia. V dôsledku toho už nie je potrebné inštalovať brzdové odpory na odvádzanie prebytočnej energie, čo vedie ku kompaktnejším strojom. B&R sa spolieha na toto osvedčené riešenie už viac ako 15 rokov. Len prechodom z pasívnych na aktívne napájacie zdroje môžu zákazníci znížiť svoje náklady na elektrinu a znížiť svoju uhlíkovú stopu.
"Toto patentované riešenie sme už úspešne otestovali v laboratóriu a na pilotných projektoch, kde sme naše riešenie mohli otestovať priamo na strojoch u zákazníkov. Výsledkom bolo zistenie, že toto riešenie umožňuje dosiahnuť energetickú účinnosť takmer na úrovni 99 % s nominálnym výkonom 32 kW.
Wilfried Guerry, globálny produktový manažér pre technológiu pohonov
Akým smerom sa chce B&R vydať z hľadiska energetickej účinnosti?
Pre ďalšie znižovanie spotreby energie strojov je potrebné mať kompletnú evidenciu skutočne spotrebovanej energie. Aj keď existujú riešenia na monitorovanie spotreby energie, neposkytujú informácie o tom, koľko energie spotrebuje každý jednotlivý servopohon a kedy počas cyklu stroja nastanú špičky. Vďaka novej funkcii monitorovania energie, ktorá bude v blízkej budúcnosti integrovaná do servopohonov B&R, budú operátori vždy vedieť, koľko energie každý servopohon v stroji spotrebuje. Čoskoro tiež ponúkneme funkcie pre plánované úlohy údržby. Detekcia nezvyčajnej spotreby prúdu na meniči môže pomôcť včas identifikovať a lokalizovať hroziaci mechanický problém.
Ako je to so spínaním alebo stratami spôsobenými vírivými prúdmi?
Servopohony od B&R dokážu automaticky znížiť spínaciu frekvenciu svojich výkonových tranzistorov na základe otáčok motora. To môže znížiť elektrické straty až o 30 % pri nízkych otáčkach motora alebo pri zastavení. Motory s vysokou hustotou krútiaceho momentu ponúkané spoločnosťou B&R minimalizujú straty vírivými prúdmi a poskytujú približne o 50 % vyšší krútiaci moment v porovnaní so štandardnými motormi. Táto hodnota jasne ukazuje vysoký potenciál úspory energie kompletného riešenia riadenia pohybu od B&R v porovnaní s konkurenciou.
Venovali ste sa aj prehodnoteniu spôsobu napájania zo siete?
Akokoľvek účinné sú tieto opatrenia na motorickej stránke, samy osebe nestačia. Na dosiahnutie maximálnej energetickej účinnosti systému prenosu energie sme prepracovali aj napájanie zo siete. Tu bol potrebný nový prístup: Hybridné riešenie vyvinuté spoločnosťou B&R spája výhody technológie IGBT a MOSFET a takmer úplne eliminuje vysokostratové komponenty, ako sú regeneračné tlmivky a sieťové filtre. Toto patentované riešenie sme už úspešne otestovali v laboratóriu a na pilotných projektoch, kde sme naše riešenie mohli otestovať priamo na strojoch u zákazníkov. Výsledkom bolo zistenie, že toto riešenie umožňuje dosiahnuť energetickú účinnosť takmer na úrovni 99 % pri nominálnom výkone 32 kW.
Aké ďalšie výhody prináša toto riešenie pre zákazníkov?
Vylepšenia nielen zvyšujú účinnosť motorov, ale tiež eliminujú potrebu externých komponentov. Pre našich zákazníkov to znamená úsporu miesta takmer 70 % v porovnaní s existujúcimi riešeniami, čo je pôsobivá hodnota, ktorú vidíme spolu so zvýšenou energetickou účinnosťou.
Ďakujeme za rozhovor.
Zdroj: Transitioning to sustainable energy in motion control, B&R Industrial Automation GmbH, blog, publikované 8. 10. 2023
