"Sterowanie momentem" bez falownika wektorowego

Odezwał się do mnie zaprzyjaźniony Klient i niepocieszony poinformował mnie o uszkodzeniu falownika który montowany był wiele lat temu. I przypomniałem sobie tę fajną aplikację gdzie wykorzystaliśmy nietypowe sterowanie...
Ale do rzeczy, w dawnych czasach nie było takich falowników jak dziś, do dyspozycji mieliśmy kilka typów falowników ze sterowaniem U/f i czasami trzeba było nieźle ruszyć głową aby uruchomić bardziej wymagający system napędowy.
W tym przypadku mieliśmy zainstalowany silnik o mocy 75 kW napędzający przez przekładnie układ ciągnący drut zbrojeniowy. Drut ten był ciągnięty i jednocześnie nawijany na szpulę. Pełna szpula ważyła około 2 ton.
Aby spełnić wymagania technologiczne i nie absorbować zbytnio obsługi całego urządzenia musieliśmy zmierzyć się z problemem nawijania na zwykłym falowniku skalarnym który mieliśmy do dyspozycji.

Wpadliśmy na pomysł aby zbudować układ samoregulujący naciąg drutu w oparciu... o sam falownik! Ponieważ falowniki wówczas nie posiadały zbytnio rozbudowanych, wewnętrznych algorytmów sterowania, musieliśmy zastosować tylko jeden element zewnętrzny w postaci separatora analogowego o specyficznym działaniu odwracającym sygnał analogowy 0...10V na 10...0 V. Cała filozofia sterowania oparta była na zasadzie specyficznego sprzężenia zwrotnego polegającego na:

• zaprogramowaniu i wyskalowaniu wyjścia analogowego 0..10V który był odzwierciedlaniem aktualnego prądu wyjściowego falownika.
• połączeniu tego wyjścia przez "odwracający" separator analogowy do wejścia analogowego falownika
• zaprogramowaniu i wyskalowaniu wejścia analogowego falownika do sterowania obrotami silnika

Oczywiście układ wymagał ponad godzinnego "dopieszczania" ale działał bez zarzutu i to działał przez ponad 11 lat ! Działanie polegało na pracy falownika z zaprogramowaną górną granicą częstotliwości a w chwili wzrostu prądu falownika obroty zmniejszały się, jeśli obniżył się prąd falownika obroty wzrastały.
Muszę przyznać że z pewnym sentymentem demontowaliśmy stary układ i wymienialiśmy go na nowy. Trochę żal a z drugiej strony satysfakcja z tak długotrwałej pracy. W miejsce starego falownika zainstalowaliśmy falownik ACS550 firmy ABB. I tu już nie musieliśmy tworzyć dodatkowych układów i po zaprogramowaniu (polecam panel asystenta !) linia ruszyła co ucieszyło najbardziej oczywiście naszego Klienta.
A przy okazji polecam zapoznać się z falownikami Delta, niedługo opiszę moje spostrzeżenia z nimi związane bo coraz bardziej mi się podobają.
Pozdrawiam, Przemek ;)

Falowniki do ciężkich zadań

No i już po urlopie...I jak to zwykle bywa, głowa jeszcze nad morzem a praca trafia się nie pozbawiona problemów...
Często ostatnio mam do czynienia z "wrednymi" aplikacjami i to nie z ciężkimi rozruchami ale z ciężką pracą po przeprowadzeniu rozruchu i zadaniu odpowiedniej częstotliwości.
Przykłady można by mnożyć: silniki dużych pomp hydraulicznych bez zbiorników wyrównawczych, duże wibratory czy zbijakowe maszyny do produkcji śrub.
W rozmowie z Inwestorem trudno czasem wytłumaczyć dlaczego zastosowany falownik musi mieć większą "moc" niż zastosowany w maszynie silnik. No bo jak ? Zacząć od teorii budowy falowników, od prawa Ohma ???
Z ciężkim rozruchem w dzisiejszych czasach w miarę łatwo można sobie poradzić ale w maszynach która cyklicznie jest przeciążana z czasem cyklu jedna czy dwie sekundy, sprawa nie jest już taka prosta. I nie chodzi tu o rodzaj czy tryb pracy falownika - głównym celem jest zapewnienie silnikowi odpowiedniego "zapasu" prądu. Przykładem jest maszyna którą ostatnio modernizowałem. Silnik 2850 obrotów o mocy 30 kW, napędza przez koła pasowe maszynę z dodatkowym magazynem energii w postaci koło zamachowego. Maszyna leciwa ale jak to zwykle bywa mechanika w doskonałym stanie. Po przeprowadzeniu wstępnego rozruchu, całość podczas pracy "na luzie" silnik pobierał około 16 A przy częstotliwości 43 Hz. Podczas pracy okazało się że zapotrzebowanie na "prąd" to około 85-90 A !
Zastosowany falownik (który miał Inwestor) to moc 37 kW, dlaczego taki ? Bo Ktoś mu tak dobrał, sprzedał i powiedział że wszystko będzie dobrze jak się da większy (!sic). Nic dodać nic ująć...
Po przeprowadzeniu stosownych pomiarów zarówno w chwilowej pracy (zanim nie nastąpił błąd przeciążenia falownika) z falownikiem jak i z zasilaniem bezpośrednio z sieci, dobrałem falownik 8200 vector o prądzie znamionowym 89 A. I w sumie nie tylko o "vector" tu chodzi, bardziej trzeba patrzeć przy tego rodzaju obciążeniach na falownik jako źródło prądu dla silnika. Pomocne tu jest koło zamachowe które trochę "wygładza" zapotrzebowanie na moment aczkolwiek po utracie energii trzeba ją jakoś uzupełnić. Po sparemetryzowaniu falownika i uruchomieniu okazało się że falownik chwilami nieznacznie przekracza prąd znamionowy falownika ale bez wpływu na jego bezawaryjną pracę...

Odwieczny temat - kable do falowników

Totalne lekceważenie przepisów, norm, dyrektyw i zdrowego rozsądku to nie stosowanie kabli falownikowych w instalacjach silnikowych.
Na zdjęciu obok prezentuję idiotyczną próbę "wybrnięcia" z sytuacji braku kabla w ekranie i nanizanie zwykłego kabla do peszla metalowego i swoiste "umasienie" go do przewodu PE.
Przyznaję szczerze że ręce opadają na taki widok i bezmyślność wykonawcy (żeby było śmieszniej, firma dość znana na rynku). Byłbym w stanie zrozumieć takową instalację jako powiedzmy.. tymczasową ale nigdy nie jako docelową !
To co się dzieje z takim peszlem po kilku miesiącach, widać na obrazku, metal utlenia się czy jak kto woli rdzewieje, kruszy się i nie spełnia żadnej ochrony ani mechanicznej ani nie zabezpiecza w żaden sposób przedostawania się zakłóceń do pozostałej części instalacji w tym niskoprądowej, bardzo czułej na zakłócenia.
Pytałem Inwestora o tę instalację i oglądałem ofertę Wykonawcy, oczywiście jak byk w wykazie materiałów stoi: kabel falownikowy ! Mało tego moje zdziwienie największe chyba wywołał dokument Deklaracji Zgodności wystawiony przez tego Wykonawcę !!!
Firma wykonująca instalację chyba nie zdaje sobie sprawy że oszczędzając około 2500 zł naraża się na olbrzymie koszty związane z karami grożącymi za takie "przestępstwo". Pomijam tu fakt oszukania Inwestora i pozostawienie Go z instalacją która po kilku miesiącach przestała spełniać swoje zadanie..
W widocznym na zdjęciu plastikowym peszlu biegną nieekranowane kable sygnalizacyjne w tym kable z sygnałem analogowym w standardzie 0...10V.!!!
Po wymianie kabli silnikowych na kable "falownikowe" z pokryciem w 100% ekranem oraz kabli sygnałowych na kabel ekranowany, pozostało tylko zoptymalizowanie napędów pod kątem aplikacji (oszczędzanie energii). Całość systemu pracuje dzięki temu bez żadnych problemów czy zakłóceń.

Na koniec zapraszam do sklepu z falownikami gdzie trwa promocja na falowniki ACS 150 firmy ABB, gorąco polecam !

Falowniki - równoległe łączenie silników

Czasami zachodzi potrzeba podłączenia kilku silników do jednego falownika, najczęściej wykorzystywane metody to: praca ze stałą ilością silników i praca ze zmienną ilością silników. Przy tego rodzaju łączeniach należy przestrzegać kilku podstawowych zasad które umożliwiają bezawaryjną pracę.

Zasady programowania falownika i podłączenia

- tryb pracy falownika U/f (skalarny)
- hamowanie: wybieg (lub rampa)
- suma geometryczna prądów poszczególnych silników nie może być większa niż znamionowy prąd wyjściowy falownika
- poszczególne silniki muszą posiadać swoje zabezpieczenia (zalecane wyłączniki silnikowe)

Praca ze stałą ilością silników

W takim przypadku nie musimy łączyć poszczególnych silników przez styczniki, wystarczy podłączyć odpływ każdego silnika przez wyłącznik silnikowy ustawiony na znamionowy prąd silnika. Obwody pomocnicze zabezpieczających wyłączników silnikowych należy podłączyć do sterowania falownika (obwód zezwolenia na pracę falownika lub jako "zewnętrzny błąd" tak aby wyzwolenie wyłącznika spowodowało wyłączenie falownika.

Praca ze zmienną ilością silników

Poszczególne silniki łączymy przez stycznik i wyłącznik silnikowy. Obwody pomocnicze wyłączników podłączamy do sterowania falownika jw. Styczniki powinny posiadać styki pomocnicze a system sterowania pracą falownika powinien być tak podłączony aby każdorazowe włączenie odpowiedniej kombinacji styczników uruchamiało falownik a wyłącznie styczników unieruchamiało napęd. Wszystkie łączenia styczników powinny odbywać się przy unieruchomionym falowniku (STOP).

Praca z hamowaniem według rampy czasowej.

W tym przypadku należy najpierw wyhamować silniki falownikiem a dopiero po uzyskaniu informacji z falownika (z wyjścia cyfrowego lub przekaźnikowego) o częstotliwości = 0 Hz, można odłączyć styczniki silników lub dokonać połączenia innej ich kombinacji.

Falowniki ABB ACS 310 w aplikacjach pompowych

W trakcie opracowywania standardu szaf napędowych do sterowania pompami głębinowymi, postanowiliśmy zastosować w nich falowniki ACS 310 firmy ABB. Był to bardzo trafny wybór pod wieloma względami, między innymi falowniki te mają bardzo duże możliwości przy stosunkowo niskiej cenie co ma bezpośredni wpływ dla odbiorcy końcowego. Falownik ten jak zresztą i inne falowniki firmy ABB mają gotowe makra do wykorzystania w zależności od aplikacji które chcemy zastosować, między innymi: makro PID, makro PFC oraz makro SPFC, to makra które nas interesują. Poniżej zamieszczam opis tych makr, polecam przy tym do zapoznania się z instrukcją falownika ACS 310, znajdują się tam opisy pozostałych makr.

• Makro PID: Regulacja procesowa np. różne systemy regulacji działające w  pętli zamkniętej takie jak regulacja ciśnienia, poziomu, czy przepływu. Istnieje możliwość przełączania między regulacją procesową a regulacją prędkościową  część przyłączy sygnałów sterujących jest
  zarezerwowanych dla regulacji procesowej, pozostała część jest przypisana dla regulacji prędkościowej.  Pojedynczym wejściem cyfrowym dokonywany jest wybór między regulacją procesową a regulacją prędkościową.
• Makro PFC: Aplikacje do prędkościowej regulacji pompy głównej  i przemiennego załączania/wyłączania pomp pomocniczych, np. w stacjach pomp utrzymujących odpowiednie ciśnienie w sieci wodociągowej. Ciśnienie w sieci jest regulowane przez zmianĊ prędkości pracy pompy zgodnie z sygnałem odbieranym z przetwornika ciśnienia oraz, w razie potrzeby,
  przez załączanie dodatkowych pomp pomocniczych zasilanych bezpośrednio z sieci.
• Makro SPFC: Aplikacje do "miękkiego" sterowania PFC, gdzie są pożądane niższe poziomy ciśnienia w sieci w momencie uruchamiania silnika następnej pompy pomocniczej.

W małych systemach pompowania wody ze studni głębinowej, wystarczające jest zastosowanie makra PID, po podłączeniu przetwornika ciśnienia, aplikacja jest gotowa do pracy, wystarczy tylko określić ciśnienie jakie ma być utrzymywane w sieci wodociągowej. Wykorzystanie "gotowego" makra nie pozbawia nas do dostosowywania go do naszych potrzeb, w każdej chwili możemy wprowadzić własne zmiany parametrów tak aby aplikacja była wszechstronna oraz spełniała oczekiwania użytkownika. W ten sposób możemy bardziej oszczędzać energię, uruchamiać funkcję "uśpienia" falownika i wiele, wiele innych.
Olbrzymią zaletą tych napędów jest ich cena, falowniki ACS 310, można zakupić w sklepie EL-HELU, autoryzowanego partnera handlowego firmy ABB. Kupując ten falownik nie wydamy wiele więcej pieniędzy niż za falowniki koreańskie a będziemy się cieszyć jego długotrwałą i bezawaryjną pracą.