23.11.2024

Диапазон регулирования: Основные показатели регулирования скорости вращения электроприводов — Часть 2 из 4: Диапазон и плавность регулирования

Содержание

Руководство по выбору преобразователей частоты для различных применений

Руководство по выбору преобразователей частоты для различных применений

Электропривод и его – модернизация, оптимизация, повышение КПД, снижение энергопотребления (энергосбережение), все это требования современного производства, ведущие к снижению эксплуатационных затрат и улучшению экологического фона нашей планеты.
Основными устройствами, используемыми при модернизации электропривода переменного тока, являются преобразователи частоты, которые дают возможность плавного изменения частоты вращения электродвигателя с поддержанием необходимого момента на валу.   

Итак, для правильного выбора преобразователя частоты под Вашу систему электропривода (применение) следует учитывать следующие факторы:  

1. Тип применения
2. Требуемая перегрузочная способность  преобразователя частоты
3. Требуемый диапазон регулирования и точность поддержания скорости приводного механизма
4.  Функциональность преобразователя частоты
5. Номинальные данные подключаемого к преобразователю частоты двигателя

 Рассмотрим каждый из этих пунктов подробнее.
1. Обобщенно, возможны три основных применения преобразователя частоты:

a.) Управление скоростью приводного механизма
Например – управление скоростью вращения двигателя  насоса, конвейера, шпинделя станка и т.д.
Понятно, что это основное применение преобразователей частоты, изначально для этого они и создавались. За счет применения преобразователей частоты появилась возможность не только упростить кинематические схемы приводов с двигателями переменного тока, где требуется регулировать скорость вращения, но и существенно экономить электроэнергию. С примером эффективности внедрения преобразователей частоты для насосных агрегатов можно ознакомиться здесь. Любой преобразователь частоты может управлять скоростью вращения двигателя переменного тока (он должен соответствовать характеристикам двигателя).

b.) Управление моментом приводных механизмов.
Например — управление моментом двигателя  намотчика/размотчика для поддержания заданного натяжения материала, применения с распределением нагрузки между несколькими приводными точками (с этим примером можно ознакомиться здесь).
 Не все преобразователи частоты имеют данную функцию. Чтобы управлять моментом, преобразователь частоты должен иметь принцип векторного управления электродвигателем.

c.) Управление положением приводного механизма
Например — управление положением робота, осью станка и т.п.
В таких технологических установках применяются электродвигатели, оснащенные датчиками обратной связи по положению\скорости. Зачастую, здесь применяются специальные сервомоторы с постоянными магнитами, например, такие как Unimotor FM (производства Control Techniques).
Преобразователь частоты должен обладать функцией управления положением, причем, порт для подключения датчика обратной связи может быть как встроенным в основную плату управления, так подключаемым опционально. Задание положения для преобразователя может формироваться как его собственным контроллером по заданному алгоритму, так и внешними контроллерами (импульсными или аналоговыми сигналами, либо посредством передачи данных по промышленным сетям – Profibus DP, Ethernet, Modbus, Profinet и т.д.). Управление сервомотором с постоянными магнитами потребует от преобразователя частоты наличия соответствующего режима управления.

2. Требуемая перегрузочная способность зависит от типа приводного механизма, режимов его работы. Стандартно, преобразователи частоты имеют возможность 110% и 150% перегрузки в течение короткого времени (нескольких секунд или минут).   

Для примера, к применениям, не требующим высокую перегрузочную способность можно отнести такие механизмы как:
— Вентиляторы
— Центробежный насос
— Поршневой насос
— Холодильный компрессор
— Винтовой компрессор
— Поршневой компрессор
— Конвейер, транспортер
— Смеситель

Механизмы, требующие высокую перегрузочную способность:
— Мельницы
— Дробилки
— Прессы
— Шредеры
— ПТО
-различные применения с задачами управления положением.
Преобразователи частоты для сервомоторов – сервоприводы, имеют высокую перегрузочную способность, в основном не менее 300% в течение минуты.   

3. Ширина диапазона регулирования и точность поддержания скорости могут предъявить к преобразователю частоты дополнительные требования.
Как правило, эти параметры не учитываются для электродвигателей насосов, вентиляторов, где регулирование производится в достаточно узком диапазоне (35-50 Гц).  Однако если говорить, например, про привод тележки для гидродинамических испытаний макетов судов, где требуется высокая точность поддержания скорости в диапазоне от 1-го об/мин до 1500 об/мин с, то нужно обратить внимание на соответствующие характеристику преобразователя частоты называемой – глубиной регулирования скорости.
Диапазон регулирования скорости определяется отношением максимальной скорости к минимальной при условии поддержания электродвигателем номинального момента.
Для преобразователей частоты с различным принципом управления двигателем диапазоны регулирования имеют примерно следующие значения:
-вольт-частотный (скалярный) режим —  1:20,
-векторное управление без датчика обратной связи – 1:100,
-векторное управление с датчиком обратной связи – 1:1000.   

Что касается точности поддержания скорости, то значения имеют следующий вид:
-вольт-частотный (скалярный) режим  +/- 25 об/мин,
-векторное управление без датчика обратной связи  +/- 10 об/мин,
-векторное управление с датчиком обратной связи  +/- 0,15 об/мин.

4. При выборе преобразователя частоты следует учитывать степень его защиты от окружающей среды, она может варьироваться от IP00 до IP66. Первая цифра означает уровень защиты от твердых веществ, вторая от жидкостей. Так же к дополнительному функционалу преобразователей частоты можно отнести следующее:   

a.) Возможность подключения тормозного резистора.
Данная функция необходима для быстрого останова приводных механизмов с высокой инерционностью, например, центрифуг, манипуляторов и т.п. При торможении двигателя, последний переходит в генераторный режим и выделяемую им энергию нужно рассеивать в тепло, так как в противном случае может возникнуть аварийное отключения преобразователя частоты по перенапряжению на шине постоянного тока и выходу из строя мощных электролитических конденсаторов.   

b.) Возможность рекуперации выделяемой двигателем энергии при его торможении  в питающую сеть.
При останове высоко-инерционных механизмов, например, больших вентиляторов, маховиков и т.п., генерируемую двигателями энергию можно вернуть в сеть, что может привести к существенной экономии энергопотребления (необходимо делать расчет). Так же данную функцию целесообразно использовать в механизмах, где привод создает отрицательный вращающий момент (размотчики, стенды испытания двигателей под нагрузкой). Более подробно про рекуперацию энергии в сеть можно почитать здесь.   

с.) Помимо электродвигателей, преобразователи частоты так же могут управлять вспомогательными механизмами, например, клапанами, сигнальной аппаратурой и т.д. Этого можно реализовать посредством встроенных в преобразователь частоты входов/выходов, так и посредством подключения к нему опциональных плат.
         Преобразователи частоты можно оснащать различными опциями, например:
— Программируемый логический контроллер (PLC)
— Платы расширения аналоговых и дискретных входов/выходов
— Платы с сетевыми интерфейсами (Profibus, DeviceNet и т. д.)

5. Итак, после выбора модели преобразователя частоты, необходимо выбрать его 
типоразмер под конкретный двигатель. Для этого необходимо ознакомиться с информацией на шильдике двигателя и определить его номинальное напряжение, номинальный ток, номинальную скорость вращения и КПД. Вся эта информация, как правило, потом заносится в программу настройки преобразователя.
Низковольтные преобразователи частоты могут иметь следующее напряжение питания:
          ~ 1ф. х 200-240 В
          ~ 3ф. х 200-240 В
          ~ 3ф. х 380-480 В
          ~ 3ф. х 500-690 В   

С соответствующим значением номинального напряжения питания должен быть и сам подключаемый электродвигатель. Номинальный выходной ток преобразователя частоты должен быть не менее номинального тока электродвигателя с учетом перегрузочных способностей для данного применения, определяемых в соответствии с пунктом 2 данной статьи.

На современном рынке существует большое количество производителей выпускающих преобразователи частоты, однако, практика показывает, что самым беспроблемным вариантом является использование европейских или японских брендов, у которых хорошо развита техническая и сервисная поддержка на территории России.   Таким примером могут быть фирмы Control Techniques (Англия), Vacon (Финляндия), Danfoss (Дания), Siemens (Германия), АВВ (Швеция),  Mitsubishi (Япония), Omron-Yaskawa (Япония) и т.д.

Для выбора преобразователя частоты под Ваше применение воспользуйтесь специальным КОНФИГУРАТОРОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА на нашем сайте или свяжитесь с нами по телефону (812) 635-9030, email: [email protected] .

СОВРЕМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД – УНИВЕРСАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ

В статье рассмотрены основные характеристики электропривода как средства управления различными типами электродвигателей, применяемых в промышленности. Автором приводятся краткий обзор основных производителей электроприводов.

Современная промышленность сегодня не может обойтись без широкого применения электроприводов в различных отраслях. Совершенствование и развитие электроприводов было обусловлено бурным развитием микроэлектроники и полупроводниковой техники в XX веке.

Со временем системы управления электроприводами стали более функциональными, надежными и быстродействующими, что в конце концов привело к созданию особого универсального комплектного электропривода, который может управлять различными типами электродвигателей.

Рассмотрим эти типы.

1. Двигатель постоянного тока, обладающий высокими регулировочными характеристиками и большими реализуемыми моментами на валу. В качестве минусов данного двигателя можно указать сложность конструкции электрической машины и ее низкую надежность в связи с наличием коллекторного узла. Также конструктивной особенностью данной машины является невозможность поддержания момента на нулевой скорости.

2. Асинхронный двигатель. Он обладает более низкими регулировочными характеристиками (без учета более продвинутой электроники), но зато имеет чрезвычайно простую конструкцию и очень высокую надежность вкупе с широчайшим диапазоном реализуемых мощностей. Также следует отметить, что диапазон регулирования и регулировочные характеристики можно существенно улучшить за счет применения цифровой микроэлектроники и продвинутой математики.

3. Синхронный двигатель. В частности в промышленности широко используются мощные синхронные машины для привода больших вентиляторов или насосов, а для низкого диапазона мощности используются синхронные машины с постоянными магнитами на роторе. Эти машины обладают широким регулировочным диапазоном, стабильной характеристикой и большим моментом на валу, но требуют для управления применения цифровой электроники и мощной математики. В качестве минусов данной машины требуется отметить сложность и невысокую надежность ее конструкции и высокую стоимость.

4. Линейный (прямой) привод предназначен для реализации поступательного движения непосредственно рабочим органом электрической машины. Такая машина применяется в специфичных областях промышленности (печать, управление клапанами, производство микроэлектронных компонентов). Данный тип двигателей сочетает высокую динамику и точность, но имеет небольшой диапазон реализуемых мощностей и сложную конструкцию. Однако стоит отметить, что количество применений прямого привода увеличивается с каждым годом.

Понятно, что такое разнообразие двигателей повлекло за собой и разнообразие систем управления ими (собственно электроприводов), обусловленное прежде всего различными математическими моделями электродвигателей. Развитие микроэлектроники и расширение функциональных возможностей электроприводов привело к созданию универсального электропривода, способного управлять различными типами электродвигателей. Соответственно, для этих задач наиболее подходили машины одного типа – машины переменного тока (асинхронные, синхронные и линейные).

Управление такими машинами реализуется с помощью одной и той же схемы. Переменное напряжение, поступающее из сети выпрямляется диодным мостом (звено выпрямителя) и поступает на несколько конденсаторов (звено постоянного тока), откуда в свою очередь через специальные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT-транзисторы) поступает на обмотки двигателя (звено инвертора). Чтобы в обмотках тек синусоидальный ток, необходимо с помощью периодического открытия-закрытия соответствующих транзисторов создать в обмотках переменное напряжение, среднее значение которого будет равно синусоидальному напряжению необходимой амплитуды. Это делается с помощью так называемого широто-импульсного модулирования (ШИМ), то есть модулирования импульсов напряжения переменной скважности.

Использование специальной математической модели для реализации ШИМ позволяет реализовывать в каждой из обмоток двигателя необходимое напряжение и ток, что в свою очередь позволят значительно расширить регулировочный диапазон.

Рассмотрим некоторые важные характеристики электроприводов.

Регулировочный диапазон (диапазон регулирования, глубина регулирования) – это специальная величина, характеризующая минимальную частоту вращения вала электродвигателя, на которой не будет наблюдаться пульсаций частоты вращения ротора. Например, если диапазон регулирования 1:1000, то это означает, что для двигателя с номинальной частотой вращения 3000 об/мин при настройке контуров управления будет реализована минимальная частота вращения в 3 об/мин без пульсаций частоты вращения (без «дрожания» вала по частоте вращения). Также это значит, что при реализованной минимальной частоте вращения будет реализован номинальный момент на валу электродвигателя. Следует также отметить, что достижение еще более низких скоростей также возможно, однако в таком случае на валу двигателя будут наблюдаться пульсации скорости и момента. Еще одним важным положительным фактором цифрового управления является тот факт, что при его использовании возможна реализация нулевой частоты вращения с сохранением номинального момента на валу, что немаловажно для большинства современного оборудования.

Номинальная частота вращения, номинальный момент – величины, характеризующие какова будет частота вращения двигателя (без учета скольжения) и момент на валу при приложении к обмоткам номинального напряжения на номинальной частоте (обычно рассчитывается для напряжения 220/380 В в зависимости от двигателя и частоты 50 Гц).

Пиковый момент, время выдержки момента – величины, характеризующие перегрузочную способность электропривода. Обычно транзисторы звена инвертора выбираются с некоторым «запасом» по возможности пропускать через себя номинальный ток двигателя. Таким образом, при протекании тока выше номинального (например, 120% от номинального) транзисторы будут сильнее перегреваться без ущерба для себя. Время этого «нештатного» режима работы регламентируется и контролируется системой управления, что позволяет в короткие моменты получать повышенный момент на валу двигателя без ущерба для всей системы в целом.

Управление – сводная характеристика, позволяющая показать, какими методами можно управлять представленным электроприводом. Чем больше возможностей управления есть у привода, тем более гибкую систему на его основе можно создать.

Поддерживаемые интерфейсы – графа, показывающая какими сетевыми возможностями обладает представленный электропривод.

Датчик положения – специальное устройство, позволяющее с высокой точностью определять положение вала двигателя с помощью аналогового сигнала или оптических меток. Следует отметить, что работа некоторых типов электроприводов принципиально не возможна без наличия датчика положения.

Разрешение энкодера – величина, характеризующая максимальное количество импульсов, которое возможно записать в регистры привода, без сброса счетчика (максимально возможное количество импульсов на оборот вала). Обычно сами датчики положения имеют значительно более низкое число импульсов на оборот, чем разрешающая способность счетчика.

Подключаемые модули – специальные модули привода, возможные для подключения. Зачастую, для специальных применений электропривода требуется дополнительная обработка входной и выходной информации, управление дополнительными устройствами или синхронизация с другими устройствами. В зависимости от необходимого применения выбирается специальный модуль, который выполнит требуемые действия (например, интерполяцию нескольких осей).

Класс защиты – степень защищенности электропривода от внешних воздействий (пылевых и водных). Рост цифр характеризует рост защищенности.

Рабочий диапазон температур – диапазон допустимых при работе электропривода и электродвигателя температур внешней среды.

В качестве вывода необходимо отметить, что современные электроприводы обладают дружественным интерфейсом пользователя, легко понятным и простым алгоритмом настройки параметров, легкостью в использовании, что при возможности подключения к одному приводу различных типов двигателя позволяет использовать эти устройства для построения различного рода систем с максимальной гибкостью и результативностью и минимальными затратами.

Все это относится к любому из представленных сегодня на рынке электроприводов – таких как Danfoss, Control Techniques, Schneider Electric (Altivar), Siemens и Omron-Yaskawa. Следует отметить, что представленные электропривода можно условно разделить на 2 группы – более дорогие с большей функциональностью и более дешевые с меньшим количеством функций. Как правило, основные производители стараются производить электропривода и в той, и в другой условной группе.

К первым можно смело отнести векторные привода Siemens, Omron-Yaskawa и некоторые модели Control Techniques и Danfoss. Данные привода обладают широким спектром применения (включая специальные), различными возможностями управления (как вольт-частотного, так и векторного управления), приемлемой достаточно высокой надежностью и рядом специальных опций. Минусом в данном случае является достаточно высокая цена.

Во второй группе традиционно находятся электропривода, предназначенные только для вольт-частотного управления (управление насосами, вентиляторами, аэраторами и пр.), которые обладают пониженной функциональностью (меньшим количеством прикладных функций) и меньшей надежностью. Такие электропривода выпускаются практически всеми производителями, включая приведенных в данной статье, и обладают значительно более низкой ценой по отношению к векторным.

Особняком стоят специальные электропривода, предназначенные для управления прецизионными синхронными электродвигателями с постоянными магнитами на роторе, так называемые сервопривода. Цена на них резко отличается в большую сторону по сравнению с обозначенными ранее электроприводами, но в то же время сервопривода обладают повышенной точностью регулирования, как положения вала, так и частоты его вращения. Представлены эти устройства известными производителями, такими как Control Techniques, Siemens, Omron-Yaskawa.

Такое широкое разнообразие устройств порождает большое количество сервисных партнеров компаний-производителей, которые занимаются обслуживанием установленных и вышедших из строя электроприводов. Следует отметить, что большинство компаний занимается сервисной поддержкой только одного из производителей, что обусловлено недостатком на рынке труда квалифицированных специалистов.

Одним из крупнейших центров обслуживания приводной техники всех указанных в данной статье производителей электроприводов на Северо-Западе является Сервисный центр НПФ «Ракурс». Сервисный центр осуществляет проведение диагностики, экспертизы, гарантийный и постгарантийный ремонт, поставку запчастей и оборудования на замену, а также предоставляет консультационные услуги и осуществляет поддержку своих клиентов 24 часа в сутки 7 дней в неделю. В сервисном центре работает квалифицированная команда инженеров, имеющих многолетний опыт выполнения задач по данному профилю. В центре есть всё необходимое специализированное оборудование для диагностики и ремонта приводной техники, а также достаточно большой локальный склад запчастей.

Горбунов А.В., инженер отдела развития продукции

Редуктор давления Watts DRV 15 N диапазон регулирования 1,5-6 бар 1/2″

















Описание «Редуктор давления Watts DRV 15 N диапазон регулирования 1,5-6 бар 1/2″» отсутствует


Технические характеристики













Общие


Бренд

Watts

Тип арматуры

Редуктор давления

Гарантия

2 года

Страна производитель

Германия

Материал корпуса

Латунь

Технические характиристики


Рабочая температура

70 °C

Рабочее давление

25 бар

Вид резьбы

Наружная

Диаметр резьбы

1/2″


По Москве в прeделах от МКАД до ТТК

1000 руб

За пределы МКАД

1000 руб + 40 руб за 1 км от МКАД

Заказ на сумму от 150 000 руб

бесплатно

САМОВЫВОЗ

Самовывоз товара осуществляется по 50% предоплате из Лесного Городка.


Наличными водителю-экспедитору (предоставляются кассовый и товарный чеки)

Оплата в офисе по картам Visa или Mastercard

Безналичный расчет (предоставляются счет-договор на поставку товара, универсальный передаточный документ )

Для получения счета на оплату необходимы следующие реквизиты:

Наименование юридического лица с указанием организационно-правовой формы, ИНН, КПП, адрес, расчетный счет, БИК, корреспондирующий счет.