Uruchamianie napędów o dużej bezwładności

W przypadku kiedy praca falownika wymaga zakresu momentu obrotowego powyżej znamionowego momentu obrotowego silnika, przy szerokim zakresie prędkości i bez żadnego mierzalnego sygnału sprzężenia zwrotnego od prędkości np. enkoder, należy zastosować dobry falownik ze sterowaniem wektorowym bezczujnikowym lub sterowanie DTC. W przedstawionym przypadku napęd młyna walcowego, kulowego nie dość że ma pracować w szerokim zakresie prędkościowym to musimy go odpowiednio wypozycjonować do zasypu i zalania wodą technologiczną. Młyny rozdrabniające pracują zazwyczaj przez długi okres czasu (od kilku do kilkudziesięciu godzin w pojedynczym trybie technologicznym). Problemy zazwyczaj następują w momencie uruchamiania młyna czy kruszarki oraz jego pozycjonowania, jeżeli ruch obrotowy przenoszony jest za pomocą pasków to napotkamy na kilka przeszkód: prężenie pasków i ruch zwrotny, poślizg oraz bezwładność płynnej masy znajdującej się w środku (dążenie do poziomu). Olbrzymią rolą jest zachowanie odpowiedniego montażu mechanicznego urządzenia, umieszczenie mocowania w osi i sprawność łożysk, panewek etc... Wspomaga to uruchomienie urządzenia, unika wpadania w rezonans zmniejszając w ten sposób zapotrzebowanie na moment rozruchowy. Omawiany młyn/kruszarka zasypywany jest kilkunastoma tonami komponentów do wytwarzania farb a następnie zalewany w 2 cyklach wodą. Aby dokonać zasypu, należy młyn ustawić w pozycji wejściowej i pozostawić go w taki sposób do zakończenia załadunku. Proces hamowania i pozycjonowania na żądanie przeprowadzany jest poprzez zmniejszenie obrotów silnika z częstotliwością około 10 Hz, w chwili minięcia pierwszego czujnika pozycji i zatrzymanie silnika przy wspomaganiu prądem stałym (DC Hold) przy czujniku drugim. Następnie młyn zostaje zablokowany mechanicznie. Po załadowaniu i zabezpieczeniu zasypu, młyn jest gotowy do pracy a jego uruchomienie następuje z wydłużoną rampą czasową do obrotów określonych technologicznie. Zbyt krótki czas rozruchu może powodować "ślizganie" się pasków na kołach pasowych a zbyt długi powodować generowanie błędu rozruchowego falownika. W aplikacji którą uruchamiałem zastosowałem falownik ACS800 firmy ABB o mocy 132 kW. Zasoby programowe tego falownika są na tyle bogate że możemy poradzić sobie z każdą "niespodzianką" jaka czekać nas może podczas uruchamiania obiektowego.
Pozdrawiam, Przemek.

Sterowanie skalarne, wektorowe czy DTC ?

Typowy podział napędów na falowniki skalarne i wektorowe zna z autopsji każdy kto zetknął się z tymi urządzeniami. Sterowanie DTC jest mniej znane i rzadziej stosowane w układach napędowych jakie spotykamy na co dzień. Ponieważ większość z osób odwiedzających nasz strony internetowe to praktycy od tej strony zaprezentuję zalety poszczególnych systemów sterowania falownikami.
Na wykresie który zamieszczam, przedstawiam reakcję falownika skalarnego, wektorowego i DTC na nagłe zapotrzebowanie na moment. Badania przeprowadzaliśmy w hamowni z wykorzystaniem tego samego silnika podłączonego do poszczególnych typów falowników. Jak widać - najdłużej reaguje falownik ze sterowaniem skalarnym który nie do końca sobie radzi z odbudową i utrzymaniem odpowiedniego momentu na wale silnika. Czas jaki potrzebny jest do wyrównania momentu jest na tyle długi że eliminuje taki falownik w układach napędowych które wymagają stabilnych obrotów i momentu.
Falownik wektorowy radzi sobie znacznie lepiej a krótki czas wyrównania momentu i szybka reakcja to zaleta popularnych bezczujnikowych, falowników wektorowych. Oczywiście czas reakcji uzależniony jest od wewnętrznego algorytmu jaki producent umieścił w pamięci falownika i u poszczególnych producentów może się różnić. Nie są to znaczne różnice niemniej jednak mogą mieć wpływ na pracę urządzeń które cyklicznie i w szybkim tempie dociążając napęd.
Falowniki ze sterowaniem DTC reagują najszybciej na obciążenie, algorytmy procesu dokonują błyskawicznych obliczeń co pozwala na natychmiastową reakcję w przypadku zwiększenia obciążenia. Jedną z następnych zalet falowników DTC jest bardzo szybkie dostosowywanie częstotliwości wyjściowej w przypadku uruchomienia go do obracającego się silnika - zwany inaczej "lotnym startem".
Do badań zostały zastosowane falowniki: smd firmy Lenze - (skalarne), iS7 firmy LSiS - (wektorowe) i ACS850 firmy ABB (DTC). Wszystkie wymienione falowniki można zakupić w polecanym przez nas sklepie z falownikami.
Pozdrawiam serdecznie.

Falowniki w aplikacjach dźwigowych

W odpowiedzialnych napędach dźwigowych, górniczych maszynach wyciągowych czy suwnicach, stosuję zazwyczaj bezkonkurencyjne falowniki ABB wykorzystujące technikę sterowania DTC (Direct Torque Control) Bezpośrednie Sterowanie Momentem.
Sterowanie DTC to zaawansowana technologia sterowania silnikiem zapewniająca bardzo dokładną dynamiczną i statyczną regulację prędkości i momentu obrotowego, nawet bez wykorzystania interfejsu sprzężenia zwrotnego. Idealnym przykładem falownika który znakomicie spisuje się w aplikacjach dźwigowych jest falownik ACS850 w którym (w dużym skrócie) sterowanie odbywa się na podstawie pomiarów natężenia prądu dwóch faz oraz napięcia obwodu pośredniego. Pomiar natężenia prądu trzeciej fazy jest wykorzystywany w celu zabezpieczenia przed zwarciem doziemnym. Perfekcyjna kontrola momentu obrotowego przy niskich częstotliwościach jest szczególnie korzystna przy napędach dźwigowych. Falowniki te są przyjazne w programowaniu i co najważniejsze bardzo niezawodne w działaniu. Jakby się tu nie rozpisywać każdy kto choć raz miał do czynienia z serią ACS150, ACS 310 czy ACS550 wie o czym piszę...
Szereg modułów rozszerzających możliwości falownika ACS850 oraz zastosowanie specjalistycznych interfejsów enkoderów (inkrementalne, absolutne, resolwery etc...) czy modułów komunikacyjnych, daje nam olbrzymie możliwości konfiguracyjne w zależności od naszych potrzeb aplikacyjnych.
Oczywiście w falownikach tych nie może oczywiście zabraknąć funkcji Safe Torque Off (bezpiecznego wyłączenia momentu. Funkcja Safe Torque Off wyłącza napięcie sterowania tranzystorów IGBT układu zasilania sekcji wyjściowej przemiennika, uniemożliwiając wytworzenie przez falownik, napięcia niezbędnego do wprawienia silnika w ruch. Po aktywowaniu tej funkcji, można wykonywać na urządzeniu pewne krótkotrwałe czynności (jak czyszczenie) lub prace konserwacyjne niezwiązane z częściami elektrycznymi bez odłączania dopływu napięcia zasilania do napędu.
pozdrawiam Przemek ;)