Примена на фреквенцијски конвертери во аутоматски системи

Примена на варијабилното управување со фреквенција на синхронен мотор со постојан магнет (PMSM) во индустријата на хемиски влакна и стакло

В 19 век, постојаните магнети се користеа за создавање на електрични мотори. Денес, со брз напредок на електронската технологија, синхронните мотори со постојан магнет (PMSM) и фреквенциски преобразувачи заедно формираат отворени системи за варијабилно управување со фреквенција со висока брзина и точност. Овие системи широко се применуваат во различни индустриски сектори, заменувајќи традиционалните системи за управување со брзина со постојан ток и системи за управување со промена на клизнувањето, покажувајќи силна жизненост.

Познато е дека ротацијата на PMSM-от е строго пропорционална со фреквенцијата на настанок. Ако се осигура точноста на фреквенцијата на настанок, точноста на ротационата брзина на моторот е исто така гарантирана, што резултира со линеарни механички карактеристики. На пример, во една компанија, два независни синхронни системи работеле непрекинато за неколку месеци, а кумулативната грешка во брзината беше скоро нула.

Бидејќи излезната точност на фреквенцијата на фреквенциските преобразувачи може да достигне 1,0‰ - 0,1‰, или уште повисоко, точноста на брзината на контролниот систем се подобрува. Повторно, системот има помалку компоненти за управување, што го прави неговата кола попроста од секој друг тип на систем за управување со брзина. Повисоко, PMSM-овите имаат предности како висок фактор на моќ, висока ефикасност, штедење на енергија, компактен дизајн, без ћерси, и висока сигурност и надежност. Затоа, овој систем сега се широко и често користи во различни индустриски одделоци. Примери вклучуваат намотување, разvlaчување, меренje и ролки за годе во индустријата на хемиски влакна; и применување во печи за закалување на плоско стакло, мешалници во стаклени печи, ивиčни ролки (или "извлачачи") и машини за формирање на флакони во индустријата на стакло.

Примена на варијабилното управување со фреквенција на PMSM во индустријата на хемиски влакна

Системите за варијабилно управување со фреквенција на PMSM успешно се примениле во машини за топливо спињање на хемиски влакна, како што е прикажано на дијаграмот на системот (Слика 12-1). Моторот за управување на дозирачки помпа во машината за спињање е PMSM, кој бара точен излез на брзина за контрола на квантификаторната достава на растворот од хемиски влакна, со тоа задоволувајќи потребите на процесот на спињање. Кога се менуваат видови на производи од влакна, просто се приспособува брзината на моторот за управување на дозирачка помпа за да се исполнат процесните барања.

Моќта на главната дозирачка помпа обично се движи од 0,37 kW до 11 kW, со мотори со 4 или 6 полова. Рангот на варијација на фреквенцијата е од 25 Hz до 150 Hz. Обично, еден фреквенциски преобразувач се избира за да ги води повеќе мотори, иако се користат и посветени системи (по еден преобразувач за мотор), секој пристап има своите предности и недостатоци.

Други важни процеси во спињањето, како намотување, разvlaчување и ролки за годе, бараат константни ротациони брзини или специфични односи на брзини меѓу парови на ролки. Системот за варијабилно управување со фреквенција е идеалниот први избор, факт потврден со долготрайна практична работа. Последна употреба на варијабилно управување со фреквенција, брзината на линијата за спињање може да достигне 3.000 до 7.000 m/min. Ролките за разvlaчување со вградени нагревни елементи бараат работа со константна брзина; придружениот PMSM има моќ од 0,2 kW до 7,5 kW, со избор на високоскоростни мотори со две пола, со опсег на регулирање на фреквенцијата од 50 Hz до 250 Hz. Користејќи го варијабилното управување со фреквенција, се добива висок почетен момент, брзо забрзување, и задоволуваат барањата за извикливи услови за започнување (тешко започнување).

Примена на варијабилното управување со фреквенција на PMSM во индустријата на стакло

Системите за варијабилно управување со фреквенција за главните возила на печи за закалување на плоско стакло се применуваат на десетки производствени линии во Кина, заменувајќи оригиналните DC возила и постигнувајќи задоволителни економски блага.

Производствената линија за плоско стакло вклучува течност од високотемпературно стакло што текува од печот за топење, постепено се хлади додека се движи по линијата. По затврдување, стаклото се обработува со топлина во печот за закалување пред да продолжи кон холодниот дел за исечување, проверка, пакирање и други процеси. Процесот на закалување има строги барања; на протежение од околу 200 метри, секој ролка мора да работи непрекинато и униформно. Стопирањето е абсолютно неприфатливо, бидејќи би причинило значајни економски губитоци.

За оваа примената, беше избран трифазен мотор со ретки земји PMSM TYB100-8 со фреквенциски преобразувач Fuji G5. Овој систем работел непрекинато и безопасно за десетилетици часови и добил одобрување од сите страни. Неговите главни предности се:

1. Висока точност на брзина (до 0,4%): Осигурува толеранци на дефинитивната дебелина, штеди материјали и дава очигледни економски блага.
2. Висока надежност: Го намалува работниот зарад поддржане.
3. Штедење на енергија: Збога на помалку компоненти во системот и високата ефикасност на моторот.
4. Компактен и лесен дизајн: Опремата е помала и полегка.

Мешалниците во печите за топење на стакло претходно користеле DC возила. Меѓутоа, земајќи ги во предвид високотемпературните услови и предизвиците за поддржане, од 1995 година се применуваат системи за варијабилно управување со фреквенција. Конкретно, за оваа цел се користат два мотора TYB400-8. Оперативните барања се следниве:

Двата мотора го возат својот мешалник, мешајќи течноста од стакло во високотемпературната печ. За да се осигура униформното мешање, не се дозволени "мртви зони" во печот. Затоа, работните области на двата мешалника треба малку да се преклопуваат, но да се распоредат така што ротирачките лопати не ќе се сударуваат. Схема на работната област е прикажана на Слика 12-2.

Ако ротационите брзини n1 и n2 се различни, нивниот кумулативен ефект може со време да доведе до судар на лопатите на мешалниците. Долготрајната практична примената на овој систем показа дека нема судари на лопатите, потврдувајќи дека точноста на брзината ги исполнува барањата.

Примената на варијабилно управување со фреквенција на ивиčни ролки (или "извлачачи") исто така донесе одлични резултати. На производствената линија за стакло, додека течниот стакло постепено се трансформира од течна состојба во пластична полу-чврста состојба, треба да се разvlaчи и разпрши во рамнина. Ивиčните ролки вршат оваа важна функција. Моторите за возење на ивиčните ролки мора да овозможуваат непрекинато варијабилно управување со брзина без кораци. Брзината на секој мотор за извлачување треба да се претходно постави според фактори како температурата на работната точка и видот на стакло. Ова бара одлични перформанси на контролниот систем: широк опсег на брзина, висока точност на брзина и добра динамичка реакција. Затоа, постојниот систем за управување со брзина на DC моторот Z₂-12, 0,6 kW, 1500 об./мин. беше заменет со трифазен PMSM мотор TYB500-6, 125 V, 50 Hz. Фреквенцискиот преобразувач работи во опсег од 10 Hz до 150 Hz, што дава опсег на брзина на моторот од 200 об./мин. до 3000 об./мин. Замената на DC моторите со синхронни мотори нуди предности како повисока автоматизација на производството, подобро квалитет, помала маса и поедноставна централна контрола.