Co to jest systemy napędowe elektryczne

Definicja

System napędowy elektryczny to mechanizm zaprojektowany do regulacji prędkości, momentu obrotowego i kierunku pracy silnika elektrycznego. Choć każdy system napędowy elektryczny może posiadać unikalne cechy, wszystkie one dzielą też kilka wspólnych właściwości.

Systemy Napędowe Elektryczne

Poniższy rysunek ilustruje typową konfigurację sieci dystrybucji energii na poziomie zakładu. W tym ustawieniu, system napędowy elektryczny pobiera zasilanie przemiennoprądowe (AC) z Centrum Sterowania Silnikami (MCC). MCC pełni rolę centralnego węzła, zarządzając dystrybucją energii do wielu napędów znajdujących się w określonym obszarze.

W dużych zakładach produkcyjnych często działa wiele MCC. Te MCC otrzymują z kolei zasilanie od głównego centrum dystrybucji znanego jako Centrum Sterowania Energią (PCC). Zarówno MCC, jak i PCC często stosują przerywacze obwodowe powietrzne jako główne elementy przełączające. Te komponenty są zaprojektowane do obsługi obciążeń elektrycznych o napięciu do 800 voltów i prądzie do 6400 amper, zapewniając niezawodne i efektywne zarządzanie energią w systemie napędowym elektrycznym oraz w całym infrastrukturze zakładu.

Napęd indukcyjny sterowany przez inwerter GTO jest przedstawiony na poniższym rysunku:

Główne Części Systemów Napędowych Elektrycznych

Poniżej przedstawione są kluczowe komponenty tych systemów napędowych:

• Przełącznik AC wejściowy

• Zestaw konwertera mocy i inwertera

• Przełączniki DC i AC wyjściowe

• Logika sterowania

• Silnik i powiązane obciążenie

Szczegóły dotyczące głównych części systemu elektroenergetycznego są opisane poniżej.

Przełącznik AC Wejściowy

Przełącznik AC wejściowy składa się z jednostki przełącznik - bezpiecznikowej i kontaktora zasilania AC. Te komponenty mają zwykle rating napięcia i prądu do 660V i 800A. Zamiast zwykłego kontaktora, często używa się kontaktora montowanego na szynie, a przełącznikiem wejściowym jest przerywacz obwodowy powietrzny. Użycie kontaktora montowanego na szynie rozszerza możliwości ratingowe do 1000V i 1200A.

Ten przełącznik jest wyposażony w bezpiecznik o wysokiej zdolności przerwania (HRC) o ratingu do 660V i 800A. Dodatkowo, zawiera on mechanizm ochrony przed przeciążeniami, który chroni system przed nadmiernym obciążeniem. W niektórych przypadkach, kontaktor przełącznika można zastąpić przerywaczem obwodowym w obudowie, co zwiększa wydajność i bezpieczeństwo.

Zestaw Konwertera Mocy / Inwertera

Ten zestaw jest podzielony na dwa główne podbloki: elektronikę mocy i elektronikę sterującą. Blok elektroniki mocy składa się z urządzeń półprzewodnikowych, wymienników ciepła, bezpieczników półprzewodnikowych, tłumików impulsów i wentylatorów chłodzących. Te komponenty współpracują, aby realizować zadania konwersji wysokiej mocy.

Blok elektroniki sterującej obejmuje obwód wyzwalający, własny zasilacz regulowany i obwód napędowy i izolacyjny. Obwód napędowy i izolacyjny jest odpowiedzialny za kontrolowanie i regulowanie przepływu mocy do silnika.

Kiedy napęd działa w konfiguracji zamkniętego obwodu, zawiera on regulator wraz z pętlami sprzężenia zwrotnego prądu i prędkości. System sterujący ma trójportową izolację, zapewniającą, że zasilanie, wejścia i wyjścia są izolowane z odpowiednim poziomem izolacji, co zwiększa bezpieczeństwo i niezawodność.

Tłumiki Impulsów Linii

Tłumiki impulsów linii odgrywają kluczową rolę w ochronie konwertera półprzewodnikowego przed impulsami napięcia. Impulsy te mogą wystąpić w linii zasilającej w wyniku włączania i wyłączania obciążeń podłączonych do tej samej linii. Tłumik impulsów w połączeniu z indukcyjnością skutecznie tłumione te impulsy napięcia.

Kiedy przerywacz obwodowy wejściowy działa i przerzuca zasilanie, tłumik impulsów absorbuje pewną ilość uwięzionej energii. Jednak, jeśli modulator mocy nie jest urządzeniem półprzewodnikowym, tłumik impulsów linii może być niepotrzebny.

Logika Sterowania

Logika sterowania służy do łączenia i sekwencjonowania różnych operacji systemu napędowego w normalnych, awaryjnych i nagłych warunkach. Łączenie zaprojektowano, aby zapobiegać anomalnym i niebezpiecznym operacjom, zapewniając integralność systemu. Natomiast sekwencjonowanie gwarantuje, że operacje napędu, takie jak start, hamowanie, zmiana kierunku i jazda, są wykonywane w określonej kolejności. Dla złożonych zadań łączenia i sekwencjonowania często stosuje się programowalny sterownik logiczny (PLC), który zapewnia elastyczne i niezawodne sterowanie.