Wat zijn elektrische aandrijfsystemen

Definitie

Een elektrische aandrijfsysteem wordt gedefinieerd als een mechanisme dat is ontworpen om de snelheid, koppel en richting van een elektromotor te regelen. Hoewel elk elektrisch aandrijfsysteem unieke kenmerken kan hebben, delen ze ook verschillende gemeenschappelijke eigenschappen.

Elektrische Aandrijfsystemen

De onderstaande afbeelding illustreert de typische configuratie van een installatieniveau-energieverdelingsnetwerk. In deze opstelling trekt het elektrische aandrijfsysteem zijn inkomende wisselstroom (AC) van een Motor Control Center (MCC). Het MCC fungeert als een centraal knooppunt voor de energieverdeling naar meerdere aandrijvingen binnen een specifiek gebied.

In grote productiefaciliteiten staan vaak vele MCC's in bedrijf. Deze MCC's ontvangen hun energie van het hoofdverdelingscentrum, bekend als het Power Control Centre (PCC). Zowel het MCC als het PCC gebruiken doorgaans luchtstroomschakelaars als de primaire energieomzetschakelonderdelen. Deze schakelonderdelen zijn ontworpen om elektrische belastingen met waarden tot 800 volt en 6400 ampères te hanteren, waarbij betrouwbare en efficiënte energiebeheer binnen het elektrische aandrijfsysteem en de algemene installatieinfrastructuur wordt verzekerd.

De GTO-inverter gecontroleerde asynchrone motoraandrijving wordt weergegeven in de onderstaande figuur:

Hoofdonderdelen van Elektrische Aandrijfsystemen

De volgende zijn de belangrijkste componenten van deze aandrijfsystemen:

• Inkomende AC-schakelaar

• Krachtconverter en inverterassemblage

• Uitgaande DC- en AC-schakelinstallatie

• Controlelogica

• Motor en de bijbehorende belasting

De hoofdonderdelen van het elektrische energievoorzieningssysteem worden hieronder gedetailleerd beschreven.

Inkomende AC-Schakelinstallatie

De inkomende AC-schakelinstallatie bestaat uit een schakelaar-fuse-eenheid en een AC-krachtcontactor. Deze onderdelen hebben doorgaans spanning- en stroomwaarden tot 660V en 800A. In plaats van een normale contactor wordt vaak een stanggemonteerd contactor gebruikt, en een luchtstroomschakelaar dient als inkomende schakelaar. Het gebruik van een stanggemonteerd contactor breidt de waarderingcapaciteit uit tot 1000V en 1200A.

Deze schakelinstallatie is uitgerust met een High Rupturing Capacity (HRC)-fuse gerateerd voor maximaal 660V en 800A. Bovendien bevat het een thermische overbelastingsbescherming om het systeem te beschermen tegen overbelasting. In sommige gevallen kan de contactor van de schakelinstallatie worden vervangen door een gegoten behuizingsschakelaar voor verbeterde prestaties en bescherming.

Krachtconverter/Inverterassemblage

Deze assemblage is verdeeld in twee belangrijke subblokken: krachtelektronica en controlelektronica. Het blok krachtelektronica bestaat uit halfgeleiderapparaten, koelplassen, halfgeleiderfusen, overvoltagebeveiligingen en koelventilatoren. Deze componenten werken samen om taken met hoge krachtconversie te behandelen.

Het blok controlelektronica omvat een triggercircuit, zijn eigen geregelde voeding en een stuurelement en isolatiecircuit. Het stuurelement en isolatiecircuit zijn verantwoordelijk voor het controleren en reguleren van de stroomtoevoer naar de motor.

Wanneer de aandrijving in een geslotenlusconfiguratie werkt, bevat het een controller samen met stroom- en snelheidsfeedbacklusjes. Het besturingssysteem heeft een driepoortisolatie, waarmee de voeding, ingangen en uitgangen met passende isolatieniveaus worden geïsoleerd om veiligheid en betrouwbaarheid te verhogen.

Lijnovervoltagebeveiligingen

Lijnovervoltagebeveiligingen spelen een cruciale rol bij het beschermen van de halfgeleiderconverter tegen spanningspieken. Deze pieken kunnen optreden in de voedingslijn door het aanzetten en uitzetten van belastingen die aan dezelfde lijn zijn verbonden. De lijnovervoltagebeveiliging, in combinatie met inductie, onderdrukt deze spanningspieken effectief.

Wanneer de inkomende circuitbreker werkt en de stroomtoevoer onderbreekt, absorbeert de lijnovervoltagebeveiliging een bepaalde hoeveelheid gevangen energie. Echter, als de krachtmodulator geen halfgeleiderapparaat is, is een lijnovervoltagebeveiliging mogelijk niet nodig.

Controlelogica

Controlelogica wordt gebruikt voor het interlocken en sequencen van de diverse operaties van het aandrijfsysteem onder normale, fout- en noodtoestanden. Interlocking is ontworpen om abnormale en onveilige operaties te voorkomen, waardoor de integriteit van het systeem wordt gewaarborgd. Sequencing zorgt ervoor dat aandrijfoperaties zoals starten, remmen, omkeren en joggen in een vooraf bepaalde volgorde worden uitgevoerd. Voor complexe interlock- en sequencingtaken wordt vaak een programmeerbare logicacontroller (PLC) gebruikt om flexibele en betrouwbare controle te bieden.