Применение частотных преобразователей: 6 нетипичных идей

Применение частотных преобразователей: 6 нетипичных идей

Применение частотных преобразователей для решения задач по повышению эффективности и экономичности производственных процессов

Технологии частотно-регулируемого привода (ЧРП), также называемые частотными инверторами, частотными преобразователями или в просторечие частотниками, используются для управления многими электродвигателями и автоматизированной робототехникой в разных сферах промышленности, от производственных и перерабатывающих заводов до складов и других объектов логистики. Для ряда крупных компаний и OEM-производителей оборудования, ЧРП помогают достичь необходимых результатов в контроле и управлении электроприводом

Преобразователи частоты — это универсальный вариант, который может помочь оптимизировать производительность, сэкономить электроэнергию и навсегда снизить затраты на обслуживание электродвигателей и роботов, независимо от того используются ли они при погрузочно-разгрузочных работах, в станках или в насосах и вентиляторах.

В ряде моделей ЧРП доступны с трехфазным питанием и номинальным напряжением 220 В, 380 В или 690 В.

Выбор привода для механизма зависит от типа двигателя, его напряжения, номинального тока, источника входного сигнала и требований ввода / вывода. А также зависит от ряда факторов, связанных с рабочим(приводным) механизмом, включая его номинальную мощность при полной нагрузке и максимальное напряжение при полной нагрузке.

Изменяя частоту и напряжение, подаваемое на электродвигатель, частотно-регулируемые приводы в своих основных задачах позволяют операторам подбирать скорость вращения двигателя в соответствии с требованиями нагрузки, приводить в движение двигатели с наиболее эффективной скоростью для конкретного случая и снижать потребление электроэнергии. Учитывая, что электродвигатели потребляют более 65% всей электроэнергии используемой в промышленности, ежедневный вклад ЧРП нельзя недооценивать.

Тем не менее, более сложное или необычное применение частотных преобразователей, которое раскрывает целый ряд потенциальных возможностей, доступно творческим OEM-производителям и конечным потребителям. Новые способы использования технологии ЧРП могут помочь в решении конкретных задач управления скоростью и перемещением или сделать их более экономичными и прибыльными. Вот шесть реальных примеров использования передовых решений управления двигателями с помощью частотно-регулируемых приводов:

Конвейеры с изменяющимися нагрузками

От аэропортов до заводов конвейеры с изменяющимися нагрузками являются хронической проблемой и значительным расходом энергетических ресурсов. Конвейеры, работающие вхолостую, не нуждаются в работе на полную мощность, но всегда должны быть готовыми к тому, что в какой-то момент на нем появится груз, и от этого изменятся требования к двигателю.

Конвейеры с изменяющейся нагрузкой можно оборудовать преобразователями частоты, чтобы значительно снизить энергопотребление. Инверторы частоты чувствуют небольшие изменения и регулируют коэффициент мощности двигателя для эффективной работы даже при низких циклах нагрузки. Этот вид «эконом-режима» минимизирует количество потребляемой мощности, когда этого не требуется, и позволяет двигателю включаться на полную и работать с максимальной производительностью при добавлении более тяжелой нагрузки.

В зависимости от конкретного случая использования OEM-производителям приходится выбирать между централизованной реализацией, где все управление идет через центральный шкаф управления, или децентрализованной реализацией, где питание цепей управления идет непосредственно на каждый двигатель. Частотные преобразователи, встроенные прямо в двигатель или закрепленные на нем, обладают преимуществами экономии места и более эффективно управляют моментом.

На крупных заводах или в распределенных автоматизированных системах децентрализованные ЧРП сокращают время монтажа, и исключают затраты (как материальные, так и трудовые), необходимые для прокладки кабелей обратно в шкаф управления. Кроме того, проще, безопаснее и наиболее экономически эффективно отключать питание как можно ближе к двигателю.

Упрощение работы логистических центров

Преобразователи частоты способны решать достаточно сложные задачи управления, но также с их помощью можно создавать более простые системы. Инверторы частоты, которые поддерживают функцию Master-Slave (ведущий-ведомый), могут значительно уменьшить количество различных комбинаций мотор-редукторов в задачах, связанных с логистикой, благодаря возможности изменять скорости двигателя.

В случае большого склада, где все конвейеры соединены в большую сеть, необходимо поддерживать разные скорости конвейера на разных его секциях. Исторически это означало множество редукторов, установленных на различных участках системы с уникальным соотношением мощности, чтобы каждая секция конвейера работала с правильной скоростью. В результате используется много разных передаточных чисел для обеспечения одинаковых требований к мощности.

Вместо того, чтобы использовать 20 различных редукторов в такой ситуации, достаточно четырех или пяти комбинаций инвертор-двигатель. Скорость вращения электродвигателя настраивается, позволяя операторам оптимизировать каждую комбинацию, а не полагаться на однофазные контакторы с односкоростным двигателем.

logistics-852936_1280-compressor

Использование асинхронных двигателей на более низких или высоких частотах

Обычные асинхронные двигатели рассчитаны на работу от сети с частотой 50 Гц, но это не обязательно самый оптимальный вариант. С помощью частотно-регулируемых приводов OEM-производители могут спроектировать систему с частотой до 20 Гц, например, для намотки нитей в текстильной промышленности, или с частотой до 100–3200 Гц для повышения удельной мощности двигателя.

Другими словами, поскольку мощность — это скорость, умноженная на крутящий момент, производители могут проектировать двигатели меньшего номинала, но с той же полезной мощностью, что и у традиционного асинхронного двигателя. Эти высокочастотные двигатели в среднем на два размера меньше, чем их аналоги с частотой 50/60 Гц, но имеют одинаковую мощность. Кроме того, уменьшая инерцию в двигателе с помощью ЧРП, повышаются динамические возможности системы.

Использование асинхронных двигателей в режиме сервопривода

Сервоуправление требует высокой скорости и точности положения вала, поэтому синхронные двигатели являются предпочтительней для выполнения серво-функций. Но из-за своей конструкции они дороже чем асинхронные.

При построении правильной обратной связи асинхронные двигатели с инверторным управлением могут работать в режиме сервопривода, предлагая менее дорогую альтернативу традиционному сервомотору с синхронным двигателем. Хотя ЧРП чаще всего используются для управления скоростью в разомкнутом контуре и не считаются сверхточными, но они в достаточной степени способны контролировать положение ротора двигателя для многих задач сервоприводов.

Коэффициент мощности данного решения не так хорош, и двигатель будет немного больше, поэтому важно тщательно учитывать потребности системы, размер двигателя и его возможности. Например, асинхронный серводвигатель с ЧРП не может ускоряться так же быстро, как синхронный двигатель, но действительно ли это требуется в вашем случае?

Хоть такое решение и может быть с немного худшими динамическими свойствами, однако существенная денежная экономия может обеспечить значительное преимущество на рынке.

motor-2323171_1280-compressor

Запуск синхронных двигателей без обязательной обратной связи

Синхронные электродвигатели являются одними из наиболее эффективных на электротехническом рынке, но традиционно им требуется обратная связь для отслеживания положения вала ротора и правильной коммутации двигателя.

Технология ЧРП может запускать синхронные двигатели без обратной связи и при этом достигать точности позиционирования в пределах 5 градусов. При использовании преобразователей частоты положения полюсов рассчитываются, когда двигатель находится в остановленном положении, и затем двигатель можно переключать для корректного управления.

Позиционирование без обратной связи позволяет обойтись без дополнительных кабелей от датчиков (энкодеров).

Уменьшение габаритных размеров и количества кабеля

Одной из самых простых, но при этом самых игнорируемых причин использования ЧРП является экономия места. Установка частотного преобразователя непосредственно на сам электродвигатель позволяет уменьшить шкаф управления и уменьшить количество кабеля

Вместо того, чтобы прокладывать все кабели обратно к центральному шкафу управления, инженеры могут создать децентрализованную систему, которая опирается на двигатели с индивидуальным приводом, причем кабели управления проходят только от основного блока управления, устанавливаемого на двигатель, к различным частям оборудования.

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработки технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: http://gekoms.org