Pamamahala ng mga Frequency Converter sa mga System ng Automation

Pamamahala ng Pabilis ng Frekwensiya ng Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) sa Industriya ng Kimikal na Fiber at Buntot​

Sa ika-19 na siglo, ang mga permanenteng magnet ay ginamit upang lumikha ng mga motor na elektriko. Ngayon, dahil sa mabilis na pag-unlad ng teknolohiyang elektroniko, ang mga Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs) at mga frequency converter ay nagbibuo ng bukas na loop, mataas na bilis, at mataas na presisyong sistema ng pabilis ng frekwensiya. Ang mga sistemang ito ay malawakang inilapat sa iba't ibang industriyal na sektor, nagsasanhi ng pagpapalit sa tradisyonal na DC speed control systems at electromagnetic slip speed control systems, nagpapakita ng matibay na buhay.

Alam natin na ang bilis ng pag-ikot ng PMSM ay mahigpit na proporsyonal sa supply frequency. Kapag tiyak ang presisyon ng supply frequency, tiyak rin ang presisyon ng bilis ng motor, nagreresulta sa linyar na mekanikal na katangian. Halimbawa, sa isang kompanya, dalawang independiyenteng operasyon ng synchronous system ay umandar nang walang hinto para sa ilang buwan, at ang nakumulang error sa bilis ay halos zero.

Dahil ang output frequency precision ng mga frequency converter ay maaring maabot ang 1.0‰ - 0.1‰, o kahit pa mas mataas, ang presisyon ng kontrol system ay dinadagdagan. Bukod dito, ang sistema ay may mas kaunting mga komponente ng kontrol, nagbibigay ng mas simpleng circuitry kaysa sa anumang iba pang uri ng speed control system. Kasama pa rito, ang mga PMSMs ay may mga adhikain tulad ng mataas na power factor, mataas na epekwalidad, pag-iipon ng enerhiya, maliit na sukat, walang brush, at nagbibigay ng mataas na seguridad at reliabilidad. Dahil dito, ang sistema na ito ay malawakang at karaniwang ginagamit sa iba't ibang industriyal na departamento. Halimbawa rito ang mga aplikasyon sa winding, stretching, metering, at godet roller sa industriya ng kimikal na fiber; at mga aplikasyon sa annealing furnaces para sa flat glass, stirring ng glass furnace, edge rollers (o "pullers"), at bottle-forming machines sa industriya ng buntot.

​Pamamahala ng Pabilis ng Frekwensiya ng PMSM sa Industriya ng Kimikal na Fiber​

Ang mga sistema ng pamamahala ng pabilis ng frekwensiya ng PMSM ay matagumpay na inilapat sa mga melt-spinning machines para sa kimikal na fiber, tulad ng ipinapakita sa diagrama ng sistema (Figure 12-1). Ang metering pump drive motor sa spinning machine ay gumagamit ng PMSM, na nangangailangan ng tiyak na output ng bilis upang kontrolin ang quantitative supply ng kimikal na fiber solution, upang tugunan ang mga pangangailangan ng proseso ng spinning. Kapag binago ang mga uri ng produkto ng fiber, sapat lamang ang pag-ayos ng bilis ng metering pump drive motor upang tugunan ang mga pangangailangan ng proseso.

Ang lakas ng main metering pump ay karaniwang nasa 0.37 kW hanggang 11 kW, na may motors na may 4 o 6 poles. Ang saklaw ng pagbabago ng frekwensiya ay 25 Hz hanggang 150 Hz. Karaniwan, pinili ang isang frequency converter upang magdrive ng maraming motors, bagaman ang mga dedicated systems (isa converter bawat motor) ay ginagamit din, bawat isa ay may sariling mga adhikain at kakulangan.

Ang iba pang mahalagang proseso sa spinning, tulad ng winding, stretching, at godet rollers, nangangailangan ng constant rotational speeds o tiyak na ratio ng bilis sa pagitan ng paired rollers. Ang variable frequency speed control system ang ideal na unang pagpipilian, na ito ay kinumpirma ng mahabang panahon ng praktikal na operasyon. Matapos ang pag-adopt ng variable frequency speed control, ang line speeds ng spinning ay maaring maabot ang 3,000 hanggang 7,000 m/min. Ang mga stretch rollers na may internal heating elements nangangailangan ng constant speed operation; ang kasunod na PMSM power ay nasa 0.2 kW hanggang 7.5 kW, na may high-speed two-pole motors na pinili, na may saklaw ng frequency adjustment na 50 Hz hanggang 250 Hz. Ang paggamit ng variable frequency control ay nagbibigay ng mataas na starting torque, mabilis na pag-accelerate, at tumutugon sa mga pangangailangan para sa mahigpit na kondisyon ng pagsisimula (hard starting).

​Pamamahala ng Pabilis ng Frekwensiya ng PMSM sa Industriya ng Buntot​

Ang mga sistema ng pamamahala ng pabilis ng frekwensiya para sa pangunahing drives ng float glass annealing furnaces ay inilapat sa napakaraming production lines sa Tsina, nagsasanhi ng pagpalit sa orihinal na DC drives at nagresulta sa kasiyahan ekonomiko.

Ang isang float glass production line ay kasama ang high-temperature glass liquid na nagmumula sa melting furnace, na unti-unting lumalamig sa buong line. Pagkatapos maging solid, ang buntot ay dadaan sa heat treatment sa annealing furnace bago pumunta sa cold end para sa cutting, inspection, packing, at iba pang downstream processes. Ang prosesong annealing furnace ay nangangailangan ng mahigpit na mga pangangailangan; sa loob ng halos 200-meter na haba, ang bawat roller ay dapat mag-ikot nang patuloy at pantay. Ang mga stoppage ay hindi tanggap, sapagkat ito ay magdudulot ng malaking economic losses.

Para sa aplikasyong ito, ang TYB100-8 three-phase rare-earth PMSM na pinagsama sa Fuji G5 frequency converter ang pinili. Ang sistema na ito ay umandar nang patuloy at ligtas para sa libu-libong oras at natanggap ang pagkamana ng lahat. Ang kanyang pangunahing mga adhikain ay:

1. ​Mataas na Presisyon ng Bilis (hanggang 0.4%)​: Nagtaguyod ng toleransiya ng kapal ng produkto, nag-iipon ng raw materials, at nagbibigay ng malinaw na benepisyo ekonomiko.
2. ​Mataas na Reliability: Nagbawas ng workload sa maintenance.
3. ​Pag-iipon ng Enerhiya: Dahil sa mas kaunting mga komponente ng sistema at ang inherent na mataas na epekwalidad ng motor.
4. ​Maliit at Masikip na disenyo: Ang equipment ay mas maliit at mas mababa ang timbang.

Ang mga stirrer sa glass melting furnaces ay dating gumagamit ng DC drives. Gayunpaman, dahil sa high-temperature environment at mga hamon sa maintenance, ang mga sistema ng pamamahala ng pabilis ng frekwensiya ay inilapat simula noong 1995. Partikular, ang dalawang TYB400-8 motors ang ginamit para sa layuning ito. Ang mga pangangailangan sa operasyon ay:

Ang dalawang motors ay nagdrive ng kanilang mga sariling stirrer, na nag-aagitate ng glass solution sa high-temperature furnace. Upang matiyak ang uniformity ng mixing, hindi pinapayagan ang "dead zones" sa loob ng furnace bath. Kaya, ang mga working areas ng dalawang stirrer ay dapat mag-overlap nang kaunti, ngunit dapat ay nakalatag nang hindi mag-collide ang mga rotating paddles. Isang schematic ng working area ay ipinapakita sa Figure 12-2.

Kung ang bilis ng pag-ikot na n1 at n2 ay magkaiba, ang kanilang cumulative effect ay maaring magresulta sa collision ng mga stirrer paddles. Ang mahabang panahon ng praktikal na aplikasyon ng sistema na ito ay nagpakita ng walang collision ng paddles, na nagpapatunay na ang presisyon ng bilis ay tugon sa mga pangangailangan.

Ang aplikasyon ng variable frequency speed control sa edge rollers (o "pullers") ay nagbigay din ng mahusay na resulta. Sa glass production line, habang ang molten glass ay unti-unting nagbabago mula sa likido hanggang sa plastic semi-solid state, ito ay kailangang mapahaba at mapaluwag sa isang plane. Ang mga edge rollers ang gumagampan ng mahalagang tungkulin na ito. Ang kanilang mga drive motors ay dapat magbigay ng continuously variable, stepless speed control. Ang bilis ng bawat puller motor ay dapat pre-set batay sa mga faktor tulad ng temperatura ng working point at uri ng buntot. Ito ay nangangailangan ng mahusay na performance ng kontrol system: wide speed range, mataas na presisyon ng bilis, at mabuting dynamic response. Kaya, ang umiiral na Z₂-12, 0.6 kW, 1500 r/min DC motor speed control system ay pinalitan ng TYB500-6, 125 V, 50 Hz three-phase PMSMs. Ang frequency converter ay nag-operate sa saklaw ng 10 Hz hanggang 150 Hz, nagbibigay ng saklaw ng bilis ng motor na 200 r/min hanggang 3000 r/min. Ang pagpalit ng DC motors sa synchronous motors ay nagbibigay ng mga adhikain tulad ng mas mataas na produksyon automation, mas mataas na kalidad, mas mababa ang timbang, at mas madaling centralized control.