Фазовый преобразователь или генератор: какой вариант лучше всего подходит для вашей нагрузки?

Станок был дешев, потому что никто другой не мог его подключить. Бывшее в употреблении трехфазное оборудование продается со скидкой на большинстве рынков по одной причине: у большинства покупателей однофазное электроснабжение, и затраты на питание станка превышают стоимость самого станка.

Итак, вы взвешиваете фазопреобразователь и генератор. Практически все статьи на эту тему написаны людьми, которые продают преобразователи, и все они приходят к одному и тому же выводу.

В этой статье честно рассматривается другая сторона вопроса. Мы производим генераторные установки, и для мастерской, работающей с однофазным электроснабжением, преобразователь часто является оптимальным решением. Мы же можем добавить расчеты, определяющие это: стоимость покупки и эксплуатации каждого варианта, а также количество часов работы, после которых результат меняется. Мы рассматриваем разницу в качестве электроэнергии, которая определяет, подходит ли тот или иной вариант для вашей машины. Мы производим трехфазные установки мощностью до 3,000 кВт, рассчитанные на основе реальных перечней нагрузок.

Хотите, чтобы это сработало для вашей машины? Отправьте нам фотографию таблички с названием и ваши годовые часы работы, и мы сообщим вам, какой маршрут является наиболее выгодным. Свяжитесь с нашей инженерной командой →

Основные выводы

• Существуют шесть маршрутовне два: статические, поворотные и цифровые преобразователи, частотно-регулируемый привод с однофазным входом, генератор и модернизация электросети.
• Преобразователь дешевле в покупке и эксплуатации, но требует подключения к электросети. Электроэнергия от сети поступает из центрального энергоснабжения. $0.10-0.13\; /кВтч**agайнst**$0.30-0.46/кВтч для дизеля.
• При наличии подключения к электросети генератор никогда не выигрывает по эксплуатационным расходам. Оно побеждает за счет возможностей.
• Все зависит от количества отработанных часов: 2,000 часов в год должно хватить на обеспечение надлежащего запаса; 200 часов — нет.
• Проверка качества электроэнергии в обоих направленияхГенератор обеспечивает баланс напряжения ±1% против 3-8% у роторного преобразователя и проигрывает по частоте из-за просадки регулятора на 3-5%.

Фазопреобразователь против генератора: в сравнении отсутствуют варианты.

На большинстве этих страниц предлагается выбор из двух вариантов. Такая формулировка неверна и влечет за собой финансовые затраты. В действительности же решение принимается по шести направлениям:

• Статический преобразовательконденсаторы и часто трансформатор, генерирующий третью составляющую.
• Роторный преобразовательстатический преобразователь плюс двигатель холостого хода, который балансирует выходной сигнал.
• Цифровой преобразовательинвертор, который синтезирует настоящую третью фазу.
• Однофазный частотно-регулируемый привододин привод подает питание на один двигатель
• Генератортрехфазный агрегат, вырабатывающий собственную электроэнергию.
• Модернизация трехфазной системы электроснабженияновая или расширенная услуга от сети поставок

В большинстве случаев используется двухвариантное изложение материала, поскольку страницы написаны продавцами преобразователей. Наше собственное руководство по трехфазным дизельным генераторам использует аналогичное упрощение, поскольку оно описывает выходную мощность машины, а не способ получения питания.

Два из шести компонентов — цифровые преобразователи и однофазные приводы — отсутствуют почти во всех сравнительных обзорах, которые мы читаем, и именно они меняют решение для работы на станках с ЧПУ. О различиях в электрических характеристиках этих типов станков см. наше сравнение однофазных и трехфазных генераторов.

Что на самом деле представляет собой каждый маршрут

Вкратце, здесь важны стоимость и качество электроэнергии. Статический преобразователь получает третью фазу от конденсаторов: она плохо сбалансирована, мощность ниже номинальной и рассчитана на один двигатель. Роторный преобразователь добавляет двигатель холостого хода, который сглаживает эту фазу, позволяя работать нескольким двигателям, но ценой использования вращающейся машины с подшипниками и потерями. Цифровой фазовый преобразователь синтезирует все три фазы электронным способом, обеспечивая балансировку с точностью до нескольких процентов при любой нагрузке. Частотно -регулируемый привод с однофазным входом управляет одним двигателем с регулированием скорости, по одному приводу на каждый двигатель. Генератор вырабатывает собственную мощность от двигателя, не требует подключения к сети и ограничен только тем, что вы покупаете. Номинальные параметры соответствуют стандарту ISO 8528-1.

Решающие факторы — два показателя: стоимость покупки и стоимость за кВт⋅ч.

Сколько стоит приобрести каждый маршрут

Приведенные ниже диапазоны — это рыночные показатели для нагрузки в мастерской 15-25 л.с. Они варьируются в зависимости от рынка и объема электромонтажных работ на объекте, поэтому рассматривайте их как порядки величин, а не как коммерческие предложения.

Прокладка инженерных коммуникаций вызывает удивление. Цена зависит от расстояния, и обычно платит клиент, поэтому за объект, расположенный всего в нескольких сотнях метров от сети, стоимость может составить пятизначную сумму еще до начала каких-либо работ внутри здания.

Во сколько обходится эксплуатация каждого маршрута

Разница между этими маршрутами по показателю эксплуатационных расходов очевидна гораздо сильнее:

• Энергетикачерез преобразователь или прямое трехфазное подключение: примерно 0.10-0.13 долл./кВтч
• Роторный преобразовательПримерно 0.12 долл./кВт·ч при КПД около 85%, плюс постоянное потребление энергии в режиме холостого хода.
• Цифровой преобразовательПримерно 0.12 долл./кВт·ч при КПД около 97% и незначительном потреблении энергии в режиме ожидания.
• Дизельный генератор: грубо 0.30-0.46 долл./кВтч с КПД преобразования топлива в электроэнергию около 30%, плюс техническое обслуживание.

Преобразователь обходится недорого по обоим параметрам и подключается к сети. Генератор обходится дорого по обоим параметрам и работает где угодно; см. диаграмму расхода топлива генератора для получения данных в час и зависимости мощности генератора в кВА от мощности генератора в кВт.

Точка безубыточности — это количество часов работы вашего оборудования.

Вот расчет, который никто не публикует, и он определяет ответ. Более дорогой в эксплуатации вариант экономит капитал, но эта экономия расходуется по фиксированной почасовой ставке. Разделите разницу в капитальных затратах на разницу в почасовых эксплуатационных расходах, и вы получите количество часов, прежде чем более дешевый вариант будет полностью окуплен.

Рассмотрим конкретный пример: если модернизация системы электроснабжения оценивается в 30 000 долларов, а установка генератора стоит 15 000 долларов, то первоначальная экономия составит 15 000 долларов. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой дизельным генератором, составляет 0.35 доллара за кВт·ч, по сравнению с 0.12 доллара за кВт·ч для электроэнергии из сети — разница составляет примерно 0.23 доллара за кВт·ч; это означает, что для нагрузки в 15 кВт работа в течение одного часа влечет за собой дополнительные расходы в размере около 3.45 доллара. Исходя из этого расчета, первоначальная экономия будет компенсирована примерно через 4,300 часов работы.

При 2,000 часах работы в год, по восемь часов в день в течение 250 дней, линия электропередачи окупается чуть более чем за два года, а затем обходится дешевле в долгосрочной перспективе. При 200 часах работы в год тот же расчет займет более двух десятилетий, то есть после того, как оборудование все равно придется заменять.

Оценки носят ступенчатый характер, поэтому ваши цифры будут отличаться, но форма ответа останется неизменной. Большое количество рабочих часов говорит в пользу оплаты за качественные поставки. Малое количество, нерегулярное количество рабочих часов говорит в пользу более дешевого варианта с использованием капитала.

Чиди столкнулся с этой проблемой в столярной мастерской в ​​Энугу. Трехфазные станки были куплены на аукционе за сумму, значительно меньшую, чем половина стоимости однофазных аналогов, и энергоснабжающая компания хотела получить пятизначную сумму за подключение станка к трехфазному электропитанию. Расчеты, исходя из 1,600 часов работы в год, указывали на необходимость генератора, и две машины впоследствии были перемещены на другую площадку, куда преобразователь не смог бы их перевезти.

Почему Inrush устанавливает цену генератора, а не преобразователя?

Есть и вторая причина, по которой генератор стоит дороже, и она никак не связана с двигателем.

Преобразователь получает пусковой ток от сети. Сеть поглощает этот скачок напряжения, вызванный мощностью, за которую объект не платил, а автоматический выключатель выдерживает его в течение одной-двух секунд. Номинальная мощность преобразователя покрывает стабильную нагрузку, а не пусковую.

Генератор должен самостоятельно вырабатывать каждый из этих ампер. За ним не стоит электросеть, и нет возможности заимствовать ресурсы для защиты от короткого замыкания, поэтому генератор должен обеспечивать максимальную пусковую мощность на объекте, одновременно поддерживая работу всего остального оборудования, уже находящегося в рабочем состоянии.

Часть стоимости генератора приходится на мощность, которая доступна лишь несколько секунд, а затем простаивает. Цифровой преобразователь может выдерживать значительную кратковременную перегрузку, потому что это может обеспечить энергоснабжающая компания. Генератор этого сделать не может, поэтому его мощность определяется самым неблагоприятным моментом дня, а не нагрузкой, которую он будет выдерживать в течение всего дня.

Метод расчета мощности — это отдельная тема, и наше руководство по трехфазным дизельным генераторам подробно ее рассматривает, как и руководство Caterpillar по применению электрооборудования . Здесь важен именно ценовой фактор: разница увеличивается из-за требований к пусковому току, а не из-за рабочей нагрузки. В нашем руководстве по току трехфазных генераторов рассматриваются значения тока, которые должно выдерживать ваше распределительное устройство.

Качество электроэнергии: в чем генератор выигрывает, а в чем проигрывает

Эксплуатационные расходы — это лишь половина решения. Другая половина — подходит ли маршрут для данной машины, и здесь честный ответ будет однозначным в обе стороны.

Баланс напряжения: генератор опережает генератор.

Баланс напряжения — это степень согласованности напряжений на трех фазах. Двигатели чувствительны к этому параметру, поскольку дисбаланс приводит к нагреву без совершения работы.

• Роторный преобразовательДисбаланс в 3-8% снижает номинальную мощность двигателя примерно до 85-91% от указанной на паспортной величины и сокращает срок службы изоляции.
• Цифровой преобразовательпримерно ±2%
• Генератор с хорошо регулируемым стабилизатором напряжения (AVR).примерно ±1%

Такой порядок расположения не соответствует тому, что подразумевается в маркетинге преобразователей. Генератор с надлежащим управлением обеспечивает более точный баланс, чем любой преобразователь, что важно для двигателя, работающего в режиме длительных смен. Основания для снижения номинальной мощности изложены в стандарте NEMA MG-1 и в нашем руководстве по техническим характеристикам генераторов-альтернаторов.

Стабильность частоты: преобразователь на шаг впереди.

В отличие от этого, преобразователь наследует частоту сети, которая поддерживается на уровне долей герца и никогда не изменяется. Частота генератора устанавливается регулятором двигателя, а механический регулятор показывает падение на 3-5% между холостым ходом и полной нагрузкой, что составляет примерно 1.5-2.5 Гц в системе с частотой 50 Гц.

Безвредно для насоса или конвейера. Небезопасно для системы ЧПУ, которая одновременно контролирует частоту, напряжение и время восстановления. Генератор можно регулировать достаточно точно для чувствительного оборудования, но только если это предусмотрено техническими условиями.

Проблема регенерации при замедлении на станках с ЧПУ

Здесь существует сценарий отказа, который редко описывается в документах, и он влияет на маршрут, который рекомендует большинство людей.

Когда шпиндель или сервосистема замедляют вращение тяжелой нагрузки, двигатель переключается в режим генератора и возвращает энергию в сеть электропитания. Поскольку в роторном преобразователе отсутствует эффективная схема для поглощения этой энергии, ток циркулирует между ротором холостого хода двигателя и рабочими конденсаторами, преобразуясь в тепло.

Симптомы следуют определенной схеме. Напряжение на измерительном узле при замедлении повышается на несколько вольт по сравнению с остальными. Двигатель на холостом ходу перегревается. Привод шпинделя выдает ошибку при перенапряжении. А рабочие конденсаторы вздуваются или протекают в течение восемнадцати месяцев, а не пяти-десяти лет, как предполагает график технического обслуживания.

Цифровой преобразователь с активным входным каскадом обеспечивает чистое восстановление, а генератор также позволяет избежать этой проблемы, хотя и сталкивается с противоположным риском перенапряжения и перегрузки по частоте. Стандартным решением в обоих случаях являются тормозные резисторы на шине постоянного тока привода.

Ларс столкнулся с этой проблемой на обрабатывающем цехе в Ютландии. Станок приемлемо работал с роторным преобразователем чуть больше года, затем длительное снижение скорости вращения шпинделя начало вызывать срабатывание привода, и при осмотре обнаружилось вздутие рабочих конденсаторов. Тормозные резисторы и замена конденсаторной батареи устранили неисправность, но свели на нет ценовое преимущество, ради которого был выбран роторный преобразователь.

Фазовый преобразователь против генератора: согласование схемы подключения с нагрузкой.

Учитывая структуру затрат и оценку качества электроэнергии, выбор сводится к тому, что находится на объекте.

Одна машина, один двигатель

Для электродвигателя с регулируемой скоростью обычно лучше всего подходит однофазный привод. Для двигателя, которому требуется только питание и который имеет умеренную пусковую нагрузку, заземление роторного преобразователя должно быть рассчитано в 1.5 раза больше номинальной мощности двигателя, а для нагрузок с жестким пуском, таких как компрессоры, — примерно в 2 раза больше. Для станков с ЧПУ или любых других устройств с чувствительной электроникой в ​​первую очередь следует исключить вариант с роторным приводом.

Несколько машин, смешанные грузы

В случае одновременного запуска и остановки нескольких машин независимо друг от друга, использование общезаводского источника питания оказывается предпочтительнее, поскольку затраты на один привод для каждого двигателя быстро увеличиваются. Роторный преобразователь может обеспечивать питанием подпанель при условии, что общая нагрузка и максимальный пуск одной машины остаются в пределах его возможностей; при одновременном запуске машин требуемая мощность возрастает, приближаясь к стоимости генератора.

Без подключения к электросети, мобильной связи или модернизации услуг стоимость услуги оценивается в пятизначную сумму.

Место для генератора узкое, но надёжное. Это единственный маршрут, работающий без подключения к сети, и единственный, по которому можно перемещаться между объектами. Зачастую это самый дешёвый способ получить значительную трёхфазную мощность, когда стоимость расширения линии оценивается в десятки тысяч долларов.

В нашем ассортименте дизельных генераторов представлены модели таких размеров, в которых обычно поставляются подобные устройства.

Часто задаваемые вопросы

Фазопреобразователь дешевле генератора?

$Да,\; по\; обоим\; пунктам.\; Он\; дешевле\; в\; покупке\; ,$ чем генератор сопоставимой мощности, и работает от сети примерно по $0.10–0.13/$ уже есть однофазное электроснабжение, способное выдержать нагрузку.

Может ли фазопреобразователь или генератор приводить в действие станок с ЧПУ?

Обычно, но не роторный преобразователь на шпиндельном станке. Его дисбаланс в 3-8% создает нагрузку на электронику ЧПУ, а изготовленная ножка не имеет пути для поглощения энергии, которую шпиндель возвращает при замедлении, что проявляется в виде неисправностей привода и выхода из строя рабочих конденсаторов. Цифровой преобразователь подходит для работы на ЧПУ, а генератор тоже может подойти, если для задачи заданы регулирование частоты и напряжения.

Может ли фазопреобразователь работать от однофазного генератора?

Только в том случае, если генератор способен выдержать дополнительную нагрузку. Преобразовательу требуется однофазное питание с необходимым напряжением и достаточной мощностью, и он потребляет пусковой ток через это питание так же, как и из сети. Если генератор достаточно мощный, то преобразователь или соответствующий по мощности привод, расположенный ниже по цепи, будет приводить в движение трехфазный двигатель, с теми же ограничениями по мощности, что и для преобразователя. В нашем руководстве по трехфазным дизельным генераторам рассматривается вопрос о возможности повторного подключения двигателя.

Заключение

В сравнении с фазопреобразователем и генератором все сводится к следующему: преобразователь дешевле в покупке и эксплуатации, и полностью зависит от уже существующего источника питания. Генератор стоит дороже по обоим параметрам и работает где угодно. Ни один из этих факторов сам по себе не является определяющим.

Арифметика работает. Разделите разницу в капитальных затратах на разницу в эксплуатационных расходах в час и сравните с фактическим количеством часов работы. Большое количество часов работы благоприятствует стабильному энергоснабжению; малое, прерывистое время работы благоприятствует более дешевым капитальным затратам, а для оборудования, которое должно работать, генератор выгоднее в любом случае.

Затем проверьте столбец «Качество электроэнергии»: генератор обеспечивает более точный баланс напряжения и более свободную частоту. Для насоса это уже решенный вопрос. Для шпинделя станка с ЧПУ это решающий фактор.

Пришлите нам список груза и количество часов работы, и мы сравним маршруты, вместо того чтобы спорить о выборе одного из них.