Napędy elektryczne stanowią fundament współczesnych zakładów przemysłowych, odpowiadając za około 70% zużycia energii elektrycznej w sektorze produkcyjnym. Ich efektywna praca zależy w dużej mierze od systemów sterowania, które umożliwiają optymalizację parametrów działania zarówno silników, jak i całych układów napędowych. Wdrożenie nowoczesnych technologii w tym obszarze pozwala nie tylko na znaczne oszczędności energii, ale również na poprawę jakości procesów oraz podniesienie poziomu niezawodności. W poniższym artykule przyjrzymy się, czym dokładnie są systemy sterowania napędami elektrycznymi, jakie mają zastosowanie w przemyśle, jakie korzyści i ograniczenia się z nimi wiążą, a także jak mogą wspierać optymalizację produkcji.

Systemy sterowania napędami elektrycznymi – definicja i funkcje

Systemy sterowania napędami elektrycznymi wykorzystują zaawansowane układy elektroniczne do kontrolowania pracy silników oraz pozostałych elementów układów napędowych. Ich podstawową funkcją jest regulacja prędkości obrotowej, co pozwala na dostosowanie pracy instalacji do specyficznych wymagań technologicznych. Dodatkowo systemy te umożliwiają precyzyjne sterowanie momentem obrotowym, co zapewnia odpowiednią dynamikę i moc w zależności od aktualnego obciążenia. Dzięki monitorowaniu takich parametrów jak temperatura, wibracje czy poziom zużycia energii, możliwe jest zwiększenie zarówno bezpieczeństwa, jak i efektywności pracy urządzeń. W strukturze systemów sterowania często znajdują się elementy takie jak falowniki, sterowniki PLC czy systemy SCADA, które wspólnie tworzą zaawansowane narzędzia do zarządzania parametrami pracy napędów elektrycznych.

Gdzie stosuje się systemy sterowania napędami elektrycznymi?

Systemy sterowania napędami elektrycznymi mają szerokie zastosowanie w różnych branżach, takich jak przemysł, budownictwo czy transport. W sektorze produkcyjnym wspierają funkcjonowanie linii technologicznych, umożliwiając precyzyjne kontrolowanie prędkości i momentu obrotowego. Dzięki temu procesy produkcyjne są bardziej wydajne, a straty zostają zredukowane, co przekłada się na lepszą jakość wyrobów. W budynkach biurowych i przemysłowych systemy te są kluczowe w zarządzaniu pracą instalacji HVAC, takich jak wentylatory czy pompy, co pozwala na istotne ograniczenie zużycia energii.

W transporcie natomiast znajdują zastosowanie w pojazdach elektrycznych, windach czy systemach kolejowych, gdzie ich funkcja polega na zapewnieniu bezpieczeństwa i wydajności działania urządzeń. W sektorze energetycznym rozwiązania te są wykorzystywane w elektrowniach oraz zakładach zajmujących się przetwarzaniem energii. Precyzyjna kontrola pracy maszyn w tych miejscach przyczynia się zarówno do zwiększenia ich trwałości, jak i poprawy efektywności operacyjnej.

„Systemy sterowania napędami elektrycznymi oferują wiele korzyści, począwszy od lepszej kontroli na procesem i jakością produkcji, a kończąc na znacznych oszczędnościach energii i jej kosztów. Jednocześnie wiążą się z wyzwaniami, takimi jak potrzeba specjalistycznej wiedzy w zakresie dostępnych rozwiązań, możliwości oraz znajomości kontrolowanego procesu, aby taki projekt wdrożyć oraz w niektórych przypadkach wysokimi kosztami początkowymi. Wybór tych rozwiązań wymaga starannej analizy, by upewnić się, że ich zastosowanie przyniesie oczekiwane rezultaty.” - mówi Przemysław Kurylas, Dyrektor Operacyjny w DB Energy.

Sterowanie napędami elektrycznymi – jakie korzyści możesz osiągnąć?

Wdrożenie systemów sterowania napędami elektrycznymi niesie za sobą wiele korzyści. Przede wszystkim przyczynia się do znacznej poprawy efektywności energetycznej, ponieważ precyzyjne dopasowanie prędkości i momentu obrotowego silników do wymagań procesów technologicznych pozwala na oszczędności energii, szczególnie w aplikacjach o zmiennym obciążeniu, takich jak pompy czy wentylatory. W takich przypadkach oszczędności mogą wynosić nawet 60%. Kolejną zaletą jest optymalizacja procesów produkcyjnych – dzięki dokładnemu sterowaniu parametrami pracy napędów poprawia się jakość produktów oraz wydajność całych linii produkcyjnych.

Ponadto, monitorowanie kluczowych parametrów pracy urządzeń umożliwia wczesne wykrywanie potencjalnych usterek, co z kolei wydłuża żywotność sprzętu i zapobiega kosztownym awariom. Systemy te podnoszą również poziom bezpieczeństwa dzięki funkcjom ochronnym, takim jak zabezpieczenia przed przeciążeniami, przegrzaniem czy zwarciami, co minimalizuje ryzyko uszkodzeń urządzeń i wypadków. Dodatkowo integracja z systemami SCADA i PLC pozwala na zdalne sterowanie oraz automatyzację procesów, co zwiększa elastyczność i ułatwia zarządzanie instalacjami.

Wyzwania i ograniczenia systemów sterowania napędami elektrycznymi

Pomimo licznych zalet, systemy sterowania napędami mają swoje ograniczenia. Jednym z głównych wyzwań są wysokie koszty początkowe, które mogą stanowić przeszkodę dla firm z ograniczonym budżetem. Równie istotnym problemem jest złożoność technologiczna – wdrożenie oraz obsługa tych systemów wymagają specjalistycznej wiedzy i odpowiedniego przeszkolenia personelu. Dodatkowo zaawansowane układy sterowania często wiążą się z koniecznością regularnej konserwacji oraz aktualizacji oprogramowania, co może generować dodatkowe koszty.

Dzięki współpracy z DB Energy możliwe jest skuteczne przezwyciężenie tych wyzwań i maksymalne wykorzystanie potencjału technologii. Dla przykładu, inwestycja zaprojektowana i sfinansowana przez nas w modelu ESCO obejmowała modernizację dławionego na 30% napędu o mocy 160 kW, gdzie:

• zredukowaliśmy zużycie energii o około 100 kW przy pracy ciągłej 6 000 h w roku,
• wygenerowane oszczędności wyniosły około 60%, tj. 600 MWh, przy łącznej cenie zaopatrzenia w energię elektryczną na poziomie 350zł/MWh to 210 000 zł rocznie,
• inwestycja spłacana z uzyskanych oszczędności w podziale Klient 25% / DBE 75% zwróci się w 5 lat.

Systemy sterowania napędami elektrycznymi odgrywają istotną rolę w poprawie efektywności energetycznej, jakości procesów produkcyjnych oraz bezpieczeństwa w przemyśle. Chociaż początkowe koszty inwestycji mogą być wysokie, korzyści wynikające z ich zastosowania zdecydowanie przewyższają potencjalne ograniczenia. Dzięki wdrożeniu tych systemów przedsiębiorstwa mogą nie tylko zredukować koszty operacyjne i poprawić wydajność, ale także zwiększyć trwałość swoich urządzeń, co czyni je jednym z najbardziej opłacalnych rozwiązań dla nowoczesnych zakładów przemysłowych.