Frekvences konverteru lietošana automātizētajos sistēmās

Stāvīgā magnēta sinhronā dzinēja (PMSM) mainīga biežuma ātruma regulēšanas lietojums šķidrmetāļu un stikla rūpniecībā

19. gadsimtā stāvīgie magnēti tika izmantoti elektrisku dzinēju ražošanai. Mūsdienās, ar elektronisko tehnoloģiju straujo progresu, Stāvīgā magnēta sinhronais dzinējs (PMSM) un frekvenču pārveidotāji kopā veido atvērtu kontūru, augstā ātrumā, augstā precizitātei piemērotus mainīga biežuma ātruma regulēšanas sistēmas. Šīs sistēmas ir plaši izmantotas dažādās rūpniecības nozarēs, aizstājot tradicionālas DC ātruma regulēšanas sistēmas un elektromagnētiskās slīdes ātruma regulēšanas sistēmas, parādot spēcīgu dzīvotspēju.

Ir zināms, ka PMSM rotācijas ātrums ir stingri proporcionāls piegādes frekvenču. Ja tiek nodrošināta piegādes frekvenču precizitāte, tad tiek nodrošināta arī dzinēja rotācijas ātruma precizitāte, kas rezultē lineārām mehāniskajām īpašībām. Piemēram, vienā uzņēmumā divas neatkarīgi darbojošās sinhronās sistēmas strādāja nepārtraukti vairākus mēnešus, un kumulatīvā ātruma kļūda bija gandrīz nulle.

Kamēr frekvenču pārveidotāju izvades frekvenču precizitāte var sasniedzt 1,0‰ - 0,1‰ vai pat augstāku, kontrolējamā sistēmas ātruma precizitāte tiek arī palielināta. Turklāt sistēmai ir mazāk kontrolējamās sastāvdaļas, kas padara tās shēmu vienkāršāku nekā jebkura cita ātruma regulēšanas sistēma. Papildus tam, PMSM ir priekšrocības, piemēram, augsts faktorius, augsta efektivitāte, enerģijas taupība, kompakta izmēra, bez skrūves, un augsta drošība un uzticamība. Tāpēc šī sistēma tagad tiek plaši un bieži izmantota dažādās rūpniecības nozarēs. Piemēri ietver apvilkošanu, izstrēgšanu, mērīšanu un godeta rulleru lietojumu šķidrmetāļu rūpniecībā; un lietojumu plakna stikla annealing pecē, stikla peces maiņai, malas rulleriem (vai "pievelkējiem") un pudelēm formējošiem mašīnām stikla rūpniecībā.

PMSM mainīga biežuma ātruma regulēšanas lietojums šķidrmetāļu rūpniecībā

PMSM mainīga biežuma ātruma regulēšanas sistēmas ir veiksmīgi ieviestas šķidrmetāļu meltošanas mašīnās, kā tas redzams sistēmas diagrammā (Attēls 12-1). Spinning mašīnas mērīšanas pompas dzinējs izmanto PMSM, kas prasa precīzu ātruma izvadi, lai kontrolētu šķidrmetāļu šķīduma kvantitatīvo piegādi, tādējādi apmierinoši strādājot spinning procesa prasības. Mainot šķidrmetāļu produktu veidu, vienkārši pielāgojot mērīšanas pompas dzinēja ātrumu, tiek apmierinātas procesa prasības.

Galvenā mērīšanas pompa parasti ir jauda no 0,37 kW līdz 11 kW, ar dzinējiem, kas ir 4 vai 6 polusa. Frekvenču variācijas diapazons ir 25 Hz līdz 150 Hz. Parasti tiek izvēlēts viens frekvenču pārveidotājs, lai vadītu vairākus dzinējus, lai gan tiek arī izmantotas dedikētas sistēmas (viens pārveidotājs katram dzinējam), katram pieejas ir savas priekšrocības un trūkumi.

Citi svarīgi procesi spinning, piemēram, apvilkošana, izstrēgšana un godeta rulleri, prasa vai nu nemainīgu rotācijas ātrumu, vai konkrētu ātruma attiecību starp pāriem rulleriem. Mainīga biežuma ātruma regulēšanas sistēma ir ideālais galvenais izvēles variants, ko apliecina ilgtermiņa praktiska darbība. Pēc mainīga biežuma ātruma regulēšanas ieviešanas, spinning līnijas ātrumi var sasniedzt 3000 līdz 7000 m/min. Izstrēgšanas rulleri, kas ietver iekšējos sildīšanas elementus, prasa nemainīgu ātruma darbību; pieejamo PMSM jaudu diapazons ir no 0,2 kW līdz 7,5 kW, ar augstā ātruma divpolusu dzinējiem, ar frekvenču pielāgošanas diapazonu no 50 Hz līdz 250 Hz. Mainīga biežuma kontroles izmantošana nodrošina augstu startošo momentu, ātru paātrināšanu un apmierina prasības, kas attiecas uz grūtām starta nosacījumiem (grūts starts).

PMSM mainīga biežuma ātruma regulēšanas lietojums stikla rūpniecībā

Mainīga biežuma ātruma regulēšanas sistēmas galvenajiem pogājumiem plūstošā stikla annealing pecēs ir tikušas ievietotas desmitos ražošanas līnijās Ķīnā, aizstājot sākotnējās DC pogājumu sistēmas un sasniedzot apmierinošus ekonomiskos labumiem.

Plūstošā stikla ražošanas līnija ietver augstās temperatūras stikla šķīdumu, kas plūst no smilšanas peces, pēc tam pār līniju strauji atdzīst. Pēc kristalizācijas stikls tiek sildīts annealing pecē, pēc tam tiek pārsūtīts saldenajam beigumam, kur tiek veikta sagriešana, pārbaude, pakojums un citi lejupstream procesi. Annealing peces process liek stingrus prasības; tā aptuveni 200 metru garumā, katrs rullis jādarbojas nepārtraukti un vienmērīgi. Apturēšana ir pilnīgi nepieņemama, jo tā rastu zināmus ekonomiskus zaudējumus.

Šim lietojumam tika izvēlēts TYB100-8 trīs fāžu retās zemes PMSM ar Fuji G5 frekvenču pārveidotāju. Šī sistēma ir droši un nepārtraukti strādājusi tūkstošiem stundu un saņēmusi vispārēju atzinību. Tās galvenās priekšrocības ir:

1. Augsta ātruma precizitāte (lidz 0,4%): Garantē produktu biezuma tolerances, taupa siltas materiālus un sniedz acīmredzamus ekonomiskos labumus.
2. Augsta uzticamība: Samazina uzturēšanas darba apjomu.
3. Enerģijas taupība: Tā kā sistēmā ir mazāk sastāvdaļu un dzinējs pašā ir augsti efektīvs.
4. Kompakta un viegla dizaina: Ierīce ir mazāka un vieglāka.

Iepriekš stikla smilšanas pecēs agitatori tika izmantoti DC pogājumu sistēmas. Tomēr, ņemot vērā augsto temperatūru vidi un uzturēšanas grūtības, kopš 1995. gada tika pieņemtas mainīga biežuma ātruma regulēšanas sistēmas. Konkrēti, šim nolūkam tiek izmantoti divi TYB400-8 dzinēji. Darbības prasības ir šādas:

Abi dzinēji palaista savus agitatorus, mijiedarbojoties ar stikla šķīdumu augstā temperatūrā pecē. Lai nodrošinātu mijeņošanas vienmērību, pecēs "nederīgos zonu" nav atļauts. Tāpēc abu agitatoru darbības zonas jāpārklājas nedaudz, bet jāiekārto tā, lai rotējošie lapas neatklājas. Darbības zonas shēma ir redzama Attēlā 12-2.

Ja rotācijas ātrumi n1 un n2 atšķiras, to kumulatīvā efekta laikā varētu notikt agitatoru lapu sadursmes. Ilgtermiņa praktiska lietošana šīs sistēmas apliecina, ka lapu sadursmes nav notikušas, apliecinoši, ka ātruma precizitāte atbilst prasībām.

Mainīga biežuma ātruma regulēšanas lietojums malas rulleriem (vai "pievelkējiem") arī ir devies labi. Stikla ražošanas līnijā, kad smilšanas stikls strauji pārveidojas no šķīduma plastiskā puspelešanā, tas jāizstrēg un jāizlīdzina plaknē. Malas rulleri veic šo kritisko funkciju. To dzinējiem jānodrošina nepārtraukts, bezsoļu ātruma regulēšana. Katra pievelkēja dzinēja ātrums jāieliek iepriekš, balstoties uz darbības punkta temperatūru un stikla veidu. Tas prasa lielisku kontrolējamās sistēmas veiktspēju: plašu ātruma diapazonu, augstu ātruma precizitāti un labu dinamisko reakciju. Tāpēc esošo Z₂-12, 0,6 kW, 1500 apgriezieni minūtē DC motoru ātruma regulēšanas sistēmu aizstāja ar TYB500-6, 125 V, 50 Hz trīs fāžu PMSM. Frekvenču pārveidotājs darbojas frekvenču diapazonā no 10 Hz līdz 150 Hz, nodrošinot dzinēja ātruma diapazonu no 200 apgriezieni minūtē līdz 3000 apgriezieni minūtē. DC motoru aizstāšana ar sinhronajiem motoriem piedāvā priekšrocības, piemēram, augstākas ražošanas automātizāciju, labāku kvalitāti, vieglāku svaru un vieglāku centralizētu kontrolēšanu.