Pagsisikap ng Frequency Converters sa mga System ng Automation

Ang Paggamit ng Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) Variable Frequency Speed Control sa Industriya ng Chemical Fiber at Glass

Noong ika-19 na siglo, ang mga permanenteng magnet ay ginamit upang lumikha ng mga motor na elektriko. Ngayon, kasabay ng mabilis na pag-unlad ng teknolohiya sa elektronika, ang mga Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs) at frequency converters ay nagtatagpo upang bumuo ng bukas na loop, mataas na bilis, at mataas na presisyon na variable frequency speed control systems. Ang mga sistema na ito ay malawak na inilapat sa iba't ibang industriyal na sektor, pinalitan ang mga tradisyonal na DC speed control systems at electromagnetic slip speed control systems, na nagpapakita ng malakas na buhay.

Mabuti nang kilala na ang bilis ng pag-ikot ng PMSM ay mahigpit na proporsyonal sa supply frequency. Basta matiyak ang presisyon ng power supply frequency, tiyak din ang presisyon ng bilis ng motor, na nagreresulta sa linear na mekanikal na katangian. Halimbawa, sa isang kompanya, dalawang independiyenteng operasyong synchronous system ay patuloy na gumana ng ilang buwan, at ang nakumulang error sa bilis ay halos zero.

Dahil ang output frequency precision ng mga frequency converter ay maaaring maabot ang 1.0‰ - 0.1‰, o kahit mas mataas pa, ang presisyon ng bilis ng control system ay din nadagdagan. Bukod dito, ang sistema ay may mas kaunting kontrol na komponente, kaya mas simple ang circuitry nito kaysa sa anumang iba pang uri ng speed control system. Samantala, ang mga PMSM ay may mga adhikain tulad ng mataas na power factor, mataas na epekto, pag-iipon ng enerhiya, kompakto, walang brush, at nagbibigay ng mataas na seguridad at reliabilidad. Dahil dito, ang sistema na ito ay malawak at karaniwang ginagamit sa iba't ibang industriyal na departamento. Halimbawa, ang winding, stretching, metering, at godet roller applications sa industriya ng chemical fiber; at aplikasyon sa annealing furnaces para sa flat glass, glass furnace stirring, edge rollers (o "pullers"), at bottle-forming machines sa industriya ng glass.

Ang Paggamit ng PMSM Variable Frequency Speed Control sa Industriya ng Chemical Fiber

Matagumpay na inilapat ang PMSM variable frequency speed control systems sa melt-spinning machines para sa chemical fibers, tulad ng ipinapakita sa diagram ng sistema (Figure 12-1). Ang metering pump drive motor sa spinning machine ay gumagamit ng PMSM, na nangangailangan ng presisyong output ng bilis upang kontrolin ang quantitative supply ng chemical fiber solution, upang mapanatili ang mga pangangailangan ng proseso ng spinning. Kapag binago ang mga uri ng produkto ng fiber, sapat lamang ang pag-aayos ng bilis ng metering pump drive motor upang mapunan ang mga pangangailangan ng proseso.

Ang lakas ng pangunahing metering pump ay karaniwang nasa rango ng 0.37 kW hanggang 11 kW, na may motors na may 4 o 6 poles. Ang rango ng pagbabago ng frequency ay 25 Hz hanggang 150 Hz. Karaniwan, pinili ang isang frequency converter upang i-drive ang maraming motors, bagaman ang mga dedicated systems (isa converter bawat motor) ay din ginagamit, bawat approach ay may sariling mga positibo at negatibong aspeto.

Ang iba pang mahalagang proseso sa spinning, tulad ng winding, stretching, at godet rollers, ay 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'y natutuklasan sa mahabang panahon ng praktikal na operasyon. Matapos tanggapin ang variable frequency speed control, ang bilis ng spinning line ay maaaring maabot ang 3,000 hanggang 7,000 m/min. Ang mga stretch roller na may internal heating elements ay nangangailangan ng constant speed operation; ang kasama nitong PMSM power ay nasa rango ng 0.2 kW hanggang 7.5 kW, na pinili ang high-speed two-pole motors, na may frequency adjustment range na 50 Hz hanggang 250 Hz. Ang paggamit ng variable frequency control ay nagbibigay ng mataas na starting torque, mabilis na pag-accelerate, at sumasagot sa mga pangangailangan para sa mahigpit na start-up conditions (hard starting).

Ang Paggamit ng PMSM Variable Frequency Speed Control sa Industriya ng Glass

Ang variable frequency speed control systems para sa pangunahing drives ng float glass annealing furnaces ay inilapat sa maraming linya ng produksyon sa Tsina, pinalitan ang orihinal na DC drives at nagtagumpay sa ekonomiko.

Ang linya ng produksyon ng float glass ay kinasasangkutan ng mataas na temperatura na glass liquid na dumadaloy mula sa melting furnace, unti-unting lumalamig sa loob ng linya. Matapos maging solid, ang glass ay dadaan sa heat treatment sa annealing furnace bago magproceed sa cold end para sa cutting, inspection, packing, at iba pang downstream processes. Ang proseso ng annealing furnace ay naglalayong mahigpit; sa kabuuang higit sa 200-meter na haba, lahat ng roller ay dapat gumana nang patuloy at pantay. Ang pagtigil ay hindi matanggap, dahil ito'y magdudulot ng malaking ekonomikong pagkawala.

Sa aplikasyong ito, pinili ang TYB100-8 three-phase rare-earth PMSM kasama ang Fuji G5 frequency converter. Ang sistema na ito ay gumana nang patuloy at ligtas sa libu-libong oras at natanggap ng papuri mula sa lahat. Ang mga pangunahing adhikain nito ay:

1. Mataas na Precision ng Bilis (hanggang 0.4%): Nagbibigay-daan sa toleransiya ng kapal ng produkto, nagpapahusay ng raw materials, at nagbibigay ng malinaw na ekonomikong benepisyo.
2. Mataas na Reliability: Nagbabawas ng trabaho sa maintenance.
3. Pag-iipon ng Enerhiya: Dahil sa mas kaunti na komponente ng sistema at ang inherent na mataas na epekto ng motor.
4. Kompaktong at Light na disenyo: Ang equipment ay mas maliit at mas light.

Ang mga stirrer sa glass melting furnaces dating ginamit ang DC drives. Gayunpaman, sa pag-consider ng mataas na temperatura ng kapaligiran at mga hamon sa maintenance, ang variable frequency speed control systems ay inilapat simula noong 1995. Partikular, dalawang TYB400-8 motors ang ginamit para sa layuning ito. Ang mga requirement ng operasyon ay gaya ng sumusunod:

Ang dalawang motors ay nagdrive ng kanilang respective stirrers, nag-agitate ng glass solution sa loob ng high-temperature furnace. Upang matiyak ang uniform na mixing, hindi pinapayagan ang "dead zones" sa loob ng furnace bath. Kaya, ang mga working area ng dalawang stirrers ay dapat may kaunting overlap, ngunit ayusin nang hindi mag-collide ang mga rotating paddles. Isang schematic ng working area ay ipinapakita sa Figure 12-2.

Kung ang rotational speeds n1 at n2 ay magkaiba, ang kanilang cumulative effect ay maaaring 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 sumasakto sa mga pangangailangan.

Ang aplikasyon ng variable frequency speed control sa edge rollers (o "pullers") ay din nagbigay ng mahusay na resulta. Sa linya ng produksyon ng glass, habang ang molten glass unti-unting nagbabago mula sa liquid state patungo sa plastic semi-solid state, ito ay kailangang maduguan at ihaplos sa plane. Ang edge rollers ang gumagampan ng mahalagang tungkulin na ito. Ang mga drive motors nito ay dapat magbigay ng continuously variable, stepless speed control. Ang bilis ng bawat puller motor ay dapat pre-set batay sa mga factor tulad ng working point temperature at uri ng glass. Ito ay nangangailangan ng mahusay na performance ng control system: wide speed range, mataas na presisyon ng bilis, at mahusay na 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 gumagana sa rango ng 10 Hz hanggang 150 Hz, nagbibigay ng motor speed range na 200 r/min hanggang 3000 r/min. Ang pagsasalin ng DC motors sa synchronous motors ay nagbibigay ng mga adhikain tulad ng mas mataas na automation sa produksyon, mas mahusay na kalidad, mas light, at mas madaling centralized control.