Підвищення енергоефективності та модернізація електропривода транспортера на базі асинхронного двигуна

Abstract

У вступі обґрунтовано актуальність модернізації промислових транспортерів шляхом впровадження регульованих електроприводів з метою підвищення енергоефективності, адаптивності та зниження витрат на обслуговування. Особливу увагу приділено необхідності заміни або модернізації застарілих приводів на основі асинхронних двигунів шляхом впровадження частотного керування [1]. У першому розділі розглянуто основи частотно-регульованого електропривода та принципи регулювання швидкості асинхронного двигуна. Проаналізовано доцільність застосування таких приводів у промислових умовах, зокрема для стрічкових і ланцюгових транспортерів. Наведено технічні особливості асинхронного двигуна типу 5А80МА4 [2]. У другому розділі охарактеризовано перетворювач частоти Micromaster 440, його технічні параметри, захисти, функціональні можливості. Наведено схему підключення, описано компоненти керування – BOP, AOP, SDP – та особливості роботи з ними. Також розглянуто підключення гальмівного резистора та основи його функціонування [3]. Третій розділ присвячено зворотному зв’язку та виконавчим механізмам, таким як інкрементальний енкодер, тахогенератор та електромагнітне гальмо. Детально описано їхню конструкцію, призначення та підключення до системи частотного керування [4]. У четвертому розділі описано практичну реалізацію проєкту: монтаж обладнання, налаштування приводу за допомогою програмного забезпечення Siemens STARTER, проектування і параметрування. Також наведено типові помилки, які можуть виникати під час пусконалагодження, та способи їх усунення. П’ятий розділ містить техніко-економічне обґрунтування модернізації електропривода. Розраховано вартість обладнання (двигун, перетворювач, комплектуючі), визначено економічний ефект від зменшення енергоспоживання та термін окупності інвестицій. Окремий розділ розкриває питання з охорони праці та довкілля, пожежної та електробезпеки. Розглянуто потенційні ризики експлуатації транспортера та запропоновано комплекс захисних заходів. Об’єктом дослідження є асинхронний електропривод транспортера. Предметом дослідження – система частотного керування асинхронним двигуном. Метою роботи є підвищення енергоефективності та функціональності електропривода шляхом впровадження сучасного перетворювача частоти та оновлення керувальної частини.The introduction substantiates the relevance of modernizing industrial conveyors by implementing variable-speed electric drives to improve energy efficiency, adaptability, and reduce maintenance costs. Particular attention is paid to the need to replace or upgrade outdated drives based on asynchronous motors by introducing frequency control [1]. Chapter one examines the fundamentals of variable-speed drives and the principles of speed regulation for asynchronous motors. The feasibility of applying such drives in industrial environments is analyzed, particularly for belt and chain conveyors. The technical features of the 5A80MA4-type asynchronous motor are presented [2]. Chapter two describes the Micromaster 440 frequency converter, including its technical specifications, protection features, and functional capabilities. The connection scheme is provided, along with a description of control components – BOP, AOP, and SDP – and the specificities of working with them. The chapter also covers the connection of a braking resistor and the basic principles of its operation [3]. Chapter three is devoted to feedback devices and actuators such as an incremental encoder, a DC tachogenerator, and an electromagnetic brake. Their design, purpose, and integration into the frequency control system are described in detail [4]. Chapter four presents the practical implementation of the project: equipment installation, drive configuration using Siemens STARTER software, design, and parameterization. Typical errors encountered during commissioning and methods for their elimination are also discussed. Chapter five contains the techno-economic justification for modernizing the drive system. It includes cost calculations for the equipment (motor, converter, components), the estimation of energy savings, and the payback period of the investment. A separate chapter addresses occupational safety, fire, and electrical safety. Potential operational hazards of the conveyor system are identified, and a set of protective measures is proposed. Study object: asynchronous motor conveyor drive. Subject of study: frequency control system of the asynchronous motor. The goal of study is to improve the energy efficiency and functionality of the drive system by implementing a modern frequency converter and updating the control unit.