Sagedustransformatorite kasutamine automatiseerimissüsteemides

Püsimagnetiline sinkroonmotor (PMSM) sageduse muutmisega kiiruse reguleerimise rakendamine keemiliste laastikute ja klaasi tööstuses

19. sajandil kasutati püsimagneetide elektrimootorite loomiseks. Tänapäeval, kiiresti arenedes elektronikatehnoloogia valdkonnas, moodustavad püsimagnetilised sinkroonmotorid (PMSM) koos sagedusmuunduritega avatud tsüklise, kõrgekiirusliku, täpse sageduse muutmisega kiiruse reguleerimissüsteemi. Need süsteemid on laialdaselt kasutusele võetud erinevates tööstusharudes, asendades traditsioonilisi DC-kiiruse reguleerimissüsteeme ja elektromagnetilisi lülitumiskiiruse reguleerimissüsteeme, näitades tugevat elavust.

On teada, et PMSMi pöördeline kiirus on rangelt proportsionaalne toite sagedusega. Kui tagatakse toite sageduse täpsus, siis tagatakse ka moatori pöördeline kiirus, mis tuleb lineaarse mehaanilise omadusega. Näiteks ühes ettevõttes töötasid mitme kuude jooksul kaks sõltumatult töötavat sinkroonsüsteemi, kus kumulatiivne kiiruse vea oli peaaegu null.

Kuna sagedusmuunduri väljundfrekventsi täpsus võib ulatuda 1,0‰ - 0,1‰ või isegi suuremaks, siis tõuseb kontrollisüsteemi kiiruse täpsus. Lisaks on süsteemil vähem kontrollkomponente, mis muudab selle skeemi lihtsamaks kui ükskõik millist muud kiiruse reguleerimissüsteemi. Lisaks omavad PMSMid eeliseid nagu kõrge võimsusfaktor, kõrge efektiivsus, energiasääst, kompaktne suurus, puuduvad pensid, kõrge ohutus ja usaldusväärsus. Seetõttu on see süsteem nüüd laialdaselt ja tavaliselt kasutusele võetud erinevates tööstusharudes. Näiteks keemiliste laastikute tööstuses: rullimine, venitamine, mõõtmispuhverid, godet-rullid; ja klaastiustes: plaatklaasi annealingu ahjad, klaasi ahju segamismehhanismid, servarullid (või "tõsted") ning pudeli valmistamise masinad.

PMSM sageduse muutmisega kiiruse reguleerimise rakendamine keemiliste laastikute tööstuses

PMSM sageduse muutmisega kiiruse reguleerimissüsteemid on edukalt rakendatud keemiliste laastikute sulgimaistes, mis on näha süsteemidiagrammil (Joonis 12-1). Sulgemasinasse paigutatud mõõtmispuhveri juhtimismotor kasutab PMSMit, mis nõuab täpset kiirust, et kontrollida keemiliste laastikute lahuse kvantitatívset toodangut, rahuldades sulgemisprotsessi nõudmisi. Laastikute toodete variatsiooni korral piisab sellest, et reguleerida mõõtmispuhveri juhtimismotori kiirust, et täita protsessinõuded.

Peamise mõõtmispuhveri võimsus tavaliselt ulatub 0,37 kW kuni 11 kW, motoritel on 4 või 6 poolikut. Sageduse muutumisulatus on 25 Hz kuni 150 Hz. Tavaliselt valitakse üks sagedusmuundur mitme motori juhtimiseks, kuid kasutatakse ka spetsiaalseid süsteeme (üks muundur ühe motori jaoks), millel on oma eelised ja puudused.

Muu oluline sulgemisprotsess, nagu rullimine, venitamine ja godet-rullid, nõuab ent antud kiiruse või kindlat kiiruse suhet paaritud rullide vahel. Sageduse muutmisega kiiruse reguleerimissüsteem on ideaalne esimesevalik, mis on kinnitatud pikala pikaajalise praktikaga. Pärast sageduse muutmisega kiiruse reguleerimise kasutuselevõttu on sulgemisjoonte kiirused saanud 3000 kuni 7000 m/min. Venitusrullid, mis sisaldavad sisekaarde, nõuavad püsivat kiirust; nende kaasnevad PMSMid omavad võimsust 0,2 kW kuni 7,5 kW, kõrgekiiruslike kahetoolulistega motoritega, mille sageduse reguleerimisulatus on 50 Hz kuni 250 Hz. Sageduse muutmisega kontrolli kasutades saavutatakse kõrge käivitamise moment, kiire kiirendus ja rahuldatud nõuded rangele käivitamisele (raske käivitus).

PMSM sageduse muutmisega kiiruse reguleerimise rakendamine klaastiustes

Sageduse muutmisega kiiruse reguleerimissüsteemid float klaasi annealingu ahja peamiste juhtimismeetodite jaoks on rakendatud mitmete tootmislõikude puhul Hiinas, asendades algseid DC-juhtimissüsteeme ja saavutades rahuldava majandusliku kasu.

Float klaasi tootmislõigus virtub kõrge temperatuuriga klaasilahus ahju, järgmiseks jahedeneb see lõigu kaudu. Jäätumise järel läbib klaas annealingu ahjas soojuskütluse, järgmiseks jõuab see külmale otsale lõigamiseks, kontrollimiseks, pakendamiseks ja muudeks allpoolpooleseks protsessideks. Annealingu ahja protsess kehtestab range nõuded; umbes 200 meetri pikkuse lõigu kogu rullide peab töötama pidevalt ja ühtlaselt. Peatumine on täiesti vastuvõetamatu, sest see põhjustaks olulist majanduslikku kahju.

Selle rakenduse jaoks valiti TYB100-8 kolmefaasel harilikku maapindade püsimagnetiline sinkroonmotor (PMSM) koos Fuji G5 sagedusmuunduriga. See süsteem on töötanud pidevalt ja ohutult sadu tuhandeid tunde, saanud kõikjal hea hinnangu. Selle peamised eelised on:

1. Kõrge kiiruse täpsus (kuni 0,4%): Tagab toote paksuse tolerantsi, säästab raamatüki, andes selged majanduslikud eelised.
2. Kõrge usaldusväärsus: Vähendab hooldustööd.
3. Energiasääst: Vähem süsteemikomponentide tõttu ja moatori enda kõrge efektiivsuse tõttu.
4. Kompaktne ja kergeline disain: Seadmed on väiksemad ja kergemad.

Klaasi ahju segamismehhanismides kasutati varasemalt DC-juhtimissüsteeme. Kuid, arvestades kõrget temperatuuriga keskkonda ja hoolduse keerulisust, on alates 1995. aastast kasutusele võetud sageduse muutmisega kiiruse reguleerimissüsteeme. Eriti kasutatakse selleks kahte TYB400-8 motort. Töö nõuded on järgmised:

Kaks motorit juhib oma segamismehhanismi, seostades klaasilahuse kõrge temperatuuriga ahjus. Segamise ühtluse tagamiseks ei ole lubatud "surma piirkondi" ahju bassiinis. Seetõttu peavad kaks segamismehhanismi tööpiirkonnad pisut kattuma, kuid nii, et keerlevad paalid ei pruugi kokku puutuda. Tööpiirkonna skeem on näha joonis 12-2.

Kui pöördeline kiirus n1 ja n2 erinevad, võib nende kumulatiivne mõju lõpuks viia paalide kokkupõrke. Pikaajaline praktiline rakendus on näidanud, et paalide kokkupõrkeid ei esinenud, kinnitades, et kiiruse täpsus vastab nõudmistele.

Sageduse muutmisega kiiruse reguleerimise rakendamine servarullidel (või "tõstedel") on andnudgi head tulemusi. Klaasi tootmislõigul, kui kõrge temperatuuriga klaasilahus järk-järgult muutub vedelast plastiliseks poolvedelikuks, tuleb seda venitada ja tasandada tasandiks. Servarullid täidavad seda olulist funktsiooni. Nende juhtimismotorid peavad pakkuma pidevat, sammuette sageduse muutmisega kiiruse reguleerimist. Iga tõstmismotori kiirus tuleks eelmäärata, arvestades töötemperatuuri ja klaasi tüübi. See nõuab häid kontrollisüsteemi omadusi: lai kiiruse ulatus, kõrge kiiruse täpsus ja hea dünaamiline reageerimine. Seetõttu asendati olemasolev Z₂-12, 0,6 kW, 1500 tr/min DC-motori kiiruse reguleerimissüsteem TYB500-6, 125 V, 50 Hz kolme-faasiga PMSM-dega. Sagedusmuundur töötab sageduse ulatuses 10 Hz kuni 150 Hz, pakkudes moatori kiiruse ulatust 200 tr/min kuni 3000 tr/min. DC-mootorite asendamisel sinkroonmotoritega on eeliseid, sealhulgas kõrgem tootmise automaatika, parem kvaliteet, väiksem kaal ja lihtsam keskpunktne juhtimine.