Aldagaien Bideratzaileen Aplikazioa Automatizazio Sistemetan

IEE-Business-eko aplikazioa: Magnetikoaren osoko motor simetrikoen (PMSM) maila aldakorra kontrolatzeko sisteman fibra kimiko eta kristal industrietan

XIX. mendean, magnetiko osok erabili ziren elektrikoa sortzeko motorretarako. Gaur egun, elektronikako teknologiaren aurrerapidearekin, Magnetikoaren Osoko Motor Simetrikoak (PMSM) eta mailetzaile aldakorrak batera osatzen dute bukaera irekia, abiadura handi eta zehaztasuna dituzten sistemak. Sistemak hainbat industria-sektoreetan zabaltasunez erabiltzen dira, DC kontrol-sistema tradizionalak eta elektromagnetiko deslizamendua kontrolatzeko sistema adieraziz, bizitza garrantzitsu bat erakusten dute.

Askotan ezagutzen da PMSM-en birada-maila zehaztasun handiarekin proportzionala dela jario-frekentziarekin. Jario-frekentziaren zehaztasuna bermatuta, motorraren birada-mailaren zehaztasuna ere bermatuko da, mekanika-karakteristik linealak ematen dituena. Adibidez, enpresa batean, bi sistema sinkrono independentek behin betiko lan egin zuten hiru hilabetetan, eta birada errore kumulatua gutxi gorabehera zero izan zen.

Mailetzaile aldakorren emaitza frekuentzia zehaztasuna 1.0‰ - 0.1‰, edo gehiago iritsi daitekeenez, kontrol-sistema abiadura zehaztasuna ere hobetu egin da. Gainera, sistemak kontrolo-komponente gutxiago ditu, beste edozein abiadura kontrol-sistema baino sinpleagoa egiten duena. Aldiz, PMSMei ondorengo aldaezindak ditu: faktore indarru altua, errendimendua altua, energia ahorrarik, tamaina txikiak, sikarrik gabe eta segurtasuna eta fiabletasuna altua. Horrela, sistemak orain askotan eta arrakasta handiarekin erabiltzen dira industria-sektore askotan. Adibidez, fibra kimiko industrietan: erretxindarra, estiratzea, neurtzea eta godet roller aplikazioak; eta kristal industrietan: lauen kristal annealing furnaceak, kristal furnace kolpeak, edge rollers (edo "pullers") eta bottle-forming machines.

IEE-Business-eko aplikazioa: PMSM maila aldakorra kontrolatzeko sistemak fibra kimiko industrian

PMSM maila aldakorra kontrolatzeko sistemak oso arrakastatsuak izan dira fibra kimiko melt-spinning makinetan, sistema-diagrama (Figura 12-1) erakusten duena. Spinning makinen neurtze-pumpa drive motoreak PMSM bat erabiltzen du, birada zehatz bat eskatzen duela fibra kimiko soluzioaren doitzeko kantitatea kontrolatzeko, horrela spinning prozesuaren eskerrak betetzen ditu. Fibra produktu-mota aldatzean, soilik neurtze-pumpa drive motorearen birada aldatzea prozesu eskerrak betetzen ditu.

Neurtze-pumpa nagusien indarruak arrunt 0.37 kWtik 11 kWra bitartean doaz, motoreak 4 edo 6 poloi dituzte. Frekentziaren aldaketarako tartea 25 Hzetik 150 Hzra bitartean doa. Arrunt, mailetzaile aldakor bakar bat hautatzen da hainbat motoreak mugitzeko, baina sistema espezifikoen (mailetzaile bakoitzeko motore bat) erabiltzen dira ere, bakoitzak bere abantailak eta erronkak ditu.

Spinningen beste prozesu garrantzitsuak, hala nola, erretxindarra, estiratzea eta godet rollerak, birada konstanteak edo roller pare batetako birada erlazio espetsialak eskatzen dituzte. Maila aldakorra kontrolatzeko sistema da aukera lehena, praktikan luzean berreskuratua. Maila aldakorra kontrolatu ondoren, spinning line birada 3,000etik 7,000 m/min artean iritsi daitezke. Estiratze-rollerak barneko elementu-zaharruntza dituzten kasuan, birada konstantea eskatzen da; haien PMSM indarruak 0.2 kWtik 7.5 kWra bitartean doaz, birada 50 Hzetik 250 Hzra bitartean doaz. Maila aldakorra kontrolatzeak hasierako momentu handia, azkarra hasten da eta hasierako baldintza arriskutsuen eskerrak betetzen ditu (hasierako arriskutsua).

IEE-Business-eko aplikazioa: PMSM maila aldakorra kontrolatzeko sistemak kristal industrietan

Maila aldakorra kontrolatzeko sistemak float glass annealing furnace-en drive nagusietan erabili dira hainbat produkzio-linean Txinan, DC drive originalak ordeztuz eta ekonomikoki zoriontsuak lortuz.

Float glass produzio-line batean, tenperatura altua duen kristal likidoa igurketako furnace-tik doa, linea barruan gradu asko jaisten. Kristal solida bihurtu ondoren, annealing furnace-an tratamendu termiko bat hartzen du, gero, amaiera-lurrean moztu, egiaztatu, paketa eta beste procesu asko jarraitzen ditu. Annealing furnace prozesuak eskerr zorrotzak ditu; honek 200 metro inguru luzera duelarik, rolerrik ez duen gelditu behar, horrela ekonomiko errealak handiak izango lirateke.

Aplikazio honentzat, TYB100-8 hiru faseko magnetiko harri aldakorra PMSM bat eta Fuji G5 mailetzailea hautatu ziren. Sistema hau milaka ordu iturri eta seguruan lan egin du, eta anitza guztien elkarri eman zuen. Bere abantaila nagusiak hauek dira:

1. Abiadura zehaztasuna altua (0.4% artean): Produktu-grosor toleranteak bermatzen ditu, material oinarrizkoak ahoratzen ditu eta ekonomiko errealak zoriontsuak ematen ditu.
2. Fiabletasuna altua: Mantenimendu lan-masa murriztu egiten da.
3. Energia ahoratzea: Sistemak komponente gutxiago ditu eta motoreak errendimendua altua du.
4. Tamaina txikia eta pisua gutxi: Ekipamendu txikiagoa eta pisua gutxiagoa.

Kristal igurketako furnace-en kolpetan DC drive erabili zituzten. Baina, tenperatura altua eta mantenimendu arazoengatik, 1995an aurretik maila aldakorra kontrolatzeko sistema erabili dira. Espesifikoki, bi TYB400-8 motore erabili dira helburu honetarako. Lan eskerrak hauek dira:

Bi motorek bere kolpeak mugitzen dituzte, kristal soluzioa tenperatura altua duen furnacean kolpatzen. Kolpatze uniforme bat lortzeko, furnace-bath-en "dead zones" ez dira onartzen. Beraz, bi kolpen lan-eremua bat-etorri behar du, baina kolpeak ez dutelarik urratu behar da. Lan-eremuaren diagrama Figura 12-2-n agertzen da.

Birada n1 eta n2 desberdinak badira, emaitza kumulatua kolpeak urratu dezake. Sistema hau praktikan luzean probatuta, kolpeak ez dira urratu, horrela birada zehaztasuna eskerrak betetzen ditu.

Edge rollers (edo "pullers")-en aplikazioan ere emaitza onenak lortu dira. Kristal produzio-linean, kristal likidoa plastic semi-solid state-ra aldatzen duenean, lanean estiratu eta plano bihurtu behar da. Edge rollers funtzio hau egin dute. Haien drive motoreek abiadura aldakorra, maila aldakorra kontrolatu behar dute. Kada puller motorearen abiadura aurrez ezarri behar da lan-puntuaren tenperaturaren eta kristal motaren arabera. Hori kontrol-sistema onen bat eskatzen du: abiadura-tartea zabala, abiadura zehaztasuna altua eta dinamikoki erantzun ona. Beraz, Z₂-12, 0.6 kW, 1500 r/min DC motorearen abiadura kontrol-sistema existentea TYB500-6, 125 V, 50 Hz hiru faseko PMSMekin ordezkatu da. Mailetzailea 10 Hzetik 150 Hzra bitartean lan egiten du, motorearen abiadura 200 r/mintik 3000 r/minra bitartean doaz. DC motoreak synchronous motoreekin ordeztzeak abantaila hauek ditu: produzio automatikotasuna altua, kalitatea altua, pisua gutxiago eta kontrol zentralizatua errazagoa.