Frekans Çeviricilerinin Otomasyon Sistemlerindeki Uygulaması

Kalıcı Manyetik Senkron Motor (PMSM) Değişken Frekansta Hız Kontrolünün Kimyasal Lif ve Cam Endüstrilerindeki Uygulaması

19. yüzyılda, kalıcı manyetikler elektrik motorlarının oluşturulmasında kullanıldı. Bugün, elektronik teknolojilerin hızlı gelişimiyle birlikte, Kalıcı Manyetik Senkron Motorlar (PMSM'ler) ve frekans dönüştürücüler birlikte açık döngülü, yüksek hızlı, yüksek hassasiyetli değişken frekanslı hız kontrol sistemleri oluşturuyor. Bu sistemler çeşitli endüstriyel sektörlerde yaygın olarak uygulanmış, geleneksel DC hız kontrol sistemlerini ve elektromanyetik kaymalı hız kontrol sistemlerini yerine geçirmiş ve güçlü bir canlilik göstermiştir.

Aşağıda belirtildiği gibi, PMSM'nin dönüş hızı besleme frekansına sıkı bir şekilde orantılıdır. Güç kaynağı frekansının hassaslığının sağlanması durumunda, motorun dönüş hızının hassaslığı da garanti edilir, bu da doğrusal mekanik özelliklere yol açar. Örneğin, bir işletmede, birkaç ay boyunca sürekli çalışan iki bağımsız senkron sistemde toplam hız hatası neredeyse sıfırdı.

Frekans dönüştürücülerin çıkış frekans hassaslığının 1.0‰ - 0.1‰, hatta daha yüksek olması, kontrol sisteminin hız hassaslığını da artırır. Ayrıca, sistemin daha az kontrol bileşeni olduğu için, devreleri herhangi bir diğer tür hız kontrol sisteminden daha basittir. Ayrıca, PMSM'ler yüksek güç faktörü, yüksek verim, enerji tasarrufu, kompakt boyut, fırça olmaması ve yüksek güvenlik ve güvenilirlik gibi avantajlara sahiptir. Bu nedenle, bu sistem şimdi çeşitli endüstriyel departmanlarda yaygın ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Örnekler arasında kimyasal lif endüstrisinde sarım, uzatma, ölçüm ve godet rulo uygulamaları; ve düz cam için iletme fırınları, cam fırını karıştırma, kenar rulleri (veya "çekiciler") ve şişe şekillendirme makineleri dahil olmak üzere cam endüstrisindeki uygulamalar bulunmaktadır.

PMSM Değişken Frekansta Hız Kontrolünün Kimyasal Lif Endüstrisindeki Uygulaması

PMSM değişken frekansta hız kontrol sistemleri, kimyasal lifler için eritme filizleme makinelerinde başarıyla uygulanmıştır, bu sistem diyagramında (Şekil 12-1) gösterilmiştir. Filizleme makinesindeki ölçüm pompası sürücü motoru, PMSM kullanır ve kimyasal lif çözeltisinin niceliksel beslemesini kontrol etmek için hassas hız çıkışı gerektirir, bu da filizleme sürecinin gereksinimlerini karşılar. Lif ürün çeşitlerini değiştirdiğinizde, sadece ölçüm pompası sürücü motorunun hızını ayarlamak yeterlidir.

Ana ölçüm pompanın gücü genellikle 0.37 kW ile 11 kW arasındadır, motorların 4 veya 6 poliye sahip olması yaygındır. Frekans varyasyon aralığı 25 Hz ile 150 Hz arasındadır. Genellikle, bir frekans dönüştürücü birden fazla motora sürmeye seçilir, ancak özel sistemler (her motora bir dönüştürücü) de kullanılır, her yaklaşımın kendi avantaj ve dezavantajları vardır.

Filizlemenin diğer önemli süreçleri, sarım, uzatma ve godet rulleri, sabit dönüş hızları veya çiftli ruller arasındaki belirli hız oranları gerektirir. Değişken frekansta hız kontrol sistemi, ideal ilk tercih olup, uzun süreli pratik uygulama tarafından doğrulanmıştır. Değişken frekansta hız kontrolünü benimseyerek, filizleme çizgisi hızları 3.000 ila 7.000 m/dk ulaşabilir. İç ısıtma elemanları olan uzatma rulleri, sabit hızda çalışmayı gerektirir; eşlik eden PMSM güç aralığı 0.2 kW ile 7.5 kW arasındadır, yüksek hızlı iki polili motorlar seçilir, frekans ayar aralığı 50 Hz ile 250 Hz arasındadır. Değişken frekansta kontrol, yüksek başlangıç torku, hızlı ivme ve zorlu başlangıç koşulları (sert başlama) gereksinimlerini sağlar.

PMSM Değişken Frekansta Hız Kontrolünün Cam Endüstrisindeki Uygulaması

Çin'deki onlarca üretim hattında, ana sürücüler için değişken frekansta hız kontrol sistemleri, orijinal DC sürücüleri yerine getirilmiş ve memnuniyet verici ekonomik faydalar elde edilmiştir.

Bir düz cam üretim hattı, yüksek sıcaklıkta cam sıvısının eritme fırından akarak, hattın boyunca yavaş yavaş soğuması, katılaşması ve ardından iletme fırınlarında ısı işlemesi geçiren, sonra soğuk uçta kesme, inceleme, paketleme ve diğer aşağı akış süreçlerine ilerleyen bir süreç içerir. Iletme fırını süreci, yaklaşık 200 metre uzunluğunda, her rulunun sürekli ve düzgün çalışmasını gerektirir. Durdurmalara asla izin verilemez, çünkü bu, ciddi ekonomik kayıplara neden olur.

Bu uygulama için, TYB100-8 üç fazlı nadir toprak PMSM ve Fuji G5 frekans dönüştürücüsü seçilmiştir. Bu sistem, binlerce saat boyunca sürekli ve güvenli bir şekilde çalışmış ve tüm taraflardan takdir görmüştür. Ana avantajları şunlardır:

1. Yüksek Hız Hassaslığı (yüzde 0.4'a kadar): Ürün kalınlık toleranslarını sağlar, ham mal tasarrufu sağlar ve belirgin ekonomik faydalar sağlar.
2. Yüksek Güvenilirlik: Bakım yükünü azaltır.
3. Enerji Tasarrufu: Sistemin daha az bileşeni ve motordan kaynaklanan doğal yüksek verimlilik nedeniyledir.
4. Kompakt ve Hafif Tasarım: Ekipman daha küçük ve hafiftir.

Cam eritme fırınlarındaki karıştırıcılar, önce DC sürücüleri kullanıyordu. Ancak, yüksek sıcaklık ortamı ve bakım zorlukları göz önüne alındığında, 1995 yılından beri değişken frekanslı hız kontrol sistemleri benimsenmiştir. Özellikle, bu amaçla iki TYB400-8 motor kullanılmıştır. İşletim gereklilikleri şunlardır:

İki motor, kendi karıştırıcılarını sürer, yüksek sıcaklık fırını içindeki cam sıvısını karıştırır. Karışım homojenliğinin sağlanması için, fırın banyosundaki "ölü bölgeler" kabul edilemez. Bu nedenle, iki karıştırıcının çalışma alanları biraz çakışmalıdır, ancak dönen paletlerin çarpışmaması için düzenlenmelidir. Çalışma alanı şeması Şekil 12-2'de gösterilmiştir.

Eğer dönme hızları n1 ve n2 farklıysa, bunların toplam etkisi sonunda karıştırıcı paletlerinin çarpışmasına yol açabilir. Bu sistemin uzun süreli pratik uygulaması, paletlerin çarpışmadığını, hız hassaslığının gereksinimleri karşılandığını doğrulamıştır.

Kenar rulleri (veya "çekiciler") üzerinde değişken frekansta hız kontrolünün uygulanması da mükemmel sonuçlar vermiştir. Cam üretim hattında, erimiş cam sıvısı, sıvı halinden plastik yarı katı haline doğru yavaş yavaş geçerken, düz bir düzlem haline çekilmeli ve düzeltilmelidir. Kenar rulleri bu kritik işlevi yerine getirir. Sürücü motorlarının sürekli, adımlı olmayan hız kontrolü sağlaması gerekmektedir. Her çekici motorunun hızı, çalışma noktasındaki sıcaklık ve cam türü gibi faktörlere dayanarak önceden belirlenmelidir. Bu, geniş hız aralığı, yüksek hız hassaslığı ve iyi dinamik tepki gibi excellent kontrol sistemi performansı talep eder. Bu nedenle, mevcut Z₂-12, 0.6 kW, 1500 d/dk DC motor hız kontrol sistemi, TYB500-6, 125 V, 50 Hz üç fazlı PMSM'lerle değiştirilmiştir. Frekans dönüştürücüsü 10 Hz ile 150 Hz aralığında çalışır, motor hız aralığı 200 d/dk ile 3000 d/dk arasındadır. DC motorları senkron motorlarla değiştirilmesi, daha yüksek üretim otomasyonu, üst düzey kalite, daha hafif ağırlık ve daha kolay merkezi kontrol gibi avantajlar sağlar.