Источник бесперебойного питания для лазерного станка с ЧПУ

Источники бесперебойного питания (сокращённо ИБП) хорошо известны в «компьютерной среде». С их помощью персональные компьютеры одновременно защищаются от скачков и колебаний напряжения в сети, а также от внезапного выключения при полном обесточивании электросети. ИБП содержат аккумуляторы, заряда которых хватает на непродолжительное время автономной работы компьютера — достаточное для спокойного завершения работы всех приложений и выключения питания штатным путём. Каждый ноутбук уже «в базе» содержит собственный ИБП, которым является встроенная батарея (конечно если пользователь не снимает её при работе от сети — ради призрачной экономии ресурса).

Более серьёзные ИБП с аккумуляторами повышенной ёмкости позволят не просто комфортно завершить работу компьютера, но продолжить нормальное функционирование даже при длительном отсутствии внешнего питания. В принципе, автономную дизель-генераторную станцию также можно отнести к ИБП. Но общепринято считать «бесперебойником» сравнительно небольшое устройство, предназначенное для продления работы компьютера после отключения внешнего питания на пять-десять минут. Чем же в таком случае может помочь ИБП лазерному станку с ЧПУ?

Потребление электричества лазерным комплексом

Лазерный станок с ЧПУ предназначен для высококачественной обработки изделий (раскроя, резки, гравировки и пр.) из самых разных материалов. Технология обработки лазером заключается в воздействии высокоэнергетического луча на поверхность заготовки. Под действием резко увеличивающейся температуры в малой зоне реза, материал заготовки испаряется и отводится штатной системой вытяжки станка в виде газообразного остатка. Благодаря движению головки лазерного излучателя над заготовкой имеется возможность осуществлять фигурную обработку — в соответствии с исходным эскизом изделия. Перемещение излучателя осуществляет система ЧПУ. Она же «следит» за чётким воплощением траектории обработки в соответствии с загруженной в память ЧПУ программой.

Таким образом, электропитание лазерного станка с ЧПУ расходуется на:

• зажигание лазера в активной среде и его излучение лазерной трубкой;
• прокачку охлаждающей жидкости сквозь лазерную трубку (т. е. питание жидкостного насоса или специального чиллера, а также «опрос» контрольных датчиков расхода воды и рабочей температуры — при наличии последних);
• вращение вентилятора системы вытяжки;
• перемещение головки лазерного излучателя;
• работу электронной «начинки» станка (включая контроллер системы ЧПУ);
• рабочую индикацию (в том числе дисплей на лицевой панели, подсветку рабочей области и пр.);
• дополнительное оборудование (к примеру, механизм подъёма платформы рабочего стола, или поворотное устройство для обработки цилиндрических заготовок и т. д.).

Кроме того имеется ряд вспомогательных систем (например система внешней очистки отработавших газов), которые работают в составе лазерного комплекса, но питаются от собственных источников (не от блоков лазерного станка). Тем не менее, они также должны быть включены в общую электрическую сеть производственного помещения — как и персональный компьютер для управления лазерным станком с ЧПУ.

Стратегия выбора ИБП

Прежде чем приобретать ИБП следует чётко определить его назначение. Понятно, что никакой ИБП не позволит лазерному станку с ЧПУ работать «как ни в чём не бывало» без внешнего электропитания. Следовательно, в «связке» с лазерным станком ИБП должен выполнять привычные функции — допускать неспешное и комфортное завершение процесса работы, если произошло внезапное отключение электроэнергии в производственном помещении.

В этой роли ИБП действительно очень полезен, так как позволит уберечь обрабатываемую заготовку от порчи: либо благополучно завершив обработку (если остались «считанные минуты»), либо спокойно поставить станок на паузу (одновременно остановив программу обработки и зафиксировав прерванную позицию). Для этого ИБП должен иметь определённую мощность, достаточную чтобы кратковременно «покрыть» расходы электроэнергии всеми системами станка.

Естественно, чем больше мощность ИБП, тем он объёмнее и дороже. Поэтому выбор ИБП следует вести осознанно, не стараясь «нагрузить» на источник питание все имеющиеся потребители энергии. К примеру, систему очистки воздуха вполне можно подключать «в обход» ИБП и не страховать на случай отключения электроэнергии.

Потребные ватты и электрический баланс

Лазерный станок с ЧПУ работает в широком диапазоне изменения мощности и скорости обработки. При подборе ИБП следует исходить из максимальных показателей оборудования (даже если ваши задачи обычно не выходят за гравировку на частичной мощности). Так, типичная модель лазерного станка с ЧПУ, оснащённого трубкой в 100 Вт, при 100%-ах в настройках мощности потребляет около 1,6 кВт. Ещё 0,5 кВт «уходит» на привод вытяжного компрессора. Плюс 1,5 кВт требуется на питание чиллера под рабочей нагрузкой (хотя эта величина, естественно, может изменяться — в зависимости от конкретной модели чиллера).

В итоге суммарное потребление электроэнергии обрабатывающей системой на базе лазерного станка с ЧПУ составляет порядка 4 кВт. При этом характеристики ИБП по мощности должны иметь запас как минимум в 30%. В этом случае аккумуляторов ИБП может хватить на 10-20 мин нормальной работы лазерного станка и подключённого к нему компьютера. Следует учесть, что лазерный станок с ЧПУ может продолжать обработку и без работающего компьютера. Поэтому ПК имеет смысл выключать сразу же после внезапного обесточивания производственного помещения. Это сэкономит ресурс батарей ИБП и продлит возможность автономной работы лазерного станка с ЧПУ. Необходимо отметить, что в комплекте поставки ИБП часто прилагаются программы для мониторинга нагрузки в реальном времени. Очень полезно определить, какую фактическую нагрузку потребляет ваш обрабатывающий комплекс — для каждого режима в отдельности. Это поможет не только грамотно обеспечить бесперебойное питание, но и оптимизировать расходы электроэнергии.