Полезные статьи и блог компании

Производство усложнилось, что привело к созданию сложных машин с электродвигателями, действующими на множество исполнительных механизмов. Обычно механизмы опираются либо на один электродвигатель, соединенный со всеми рабочими органами через механические передачи, либо на каждый рабочий орган проектируется один электродвигатель или группа электродвигателей. Многомоторные машины — это машины, которые работают от множества электродвигателей в тандеме, называемые многомоторными системами.

Производственные машины можно сделать более эффективными, если использовать один механизм электродвигателя для каждого рабочего элемента, что приводит к упрощению производства, упрощению конструкции и регулируемым оператором деталям. Это снижает необходимость в кинематических соединениях, обеспечивает удобство размещения рабочих органов, а также позволяет регулировать скорость вращения отдельных рабочих органов машины. Обеспечение синхронных механизмов пуска и останова, сохранение требуемого передаточного отношения, решение сложных взаимозависимостей между различными рабочими органами для обеспечения независимого управления каждым рабочим органом и т.д. по-прежнему является обязательным. Организация автоматизированной системы управления на базе преобразователя частоты позволяет решить большинство этих проблем. Преобразователи частоты должны соответствовать определенным стандартам, чтобы поддерживать необходимый крутящий момент, иметь быструю реакцию на его воспламенение, сохранять высокую динамику, обеспечивать широкий диапазон регулировки скорости, работать в моторном и тормозном режимах. Преобразователь частоты серии Altivar Process ATV900 и преобразователь частоты Altivar Machine ATV340 компании Schneider Electric, произведенные Schneider Electric, специально разработаны для удовлетворения этих требований. Их ключевые атрибуты представлены в таблице ниже вместе с их основными свойствами.

Каждая рабочая часть производственной машины выполняет определенную функцию, но ее действия должны быть скоординированы для обеспечения полноценного функционирования машины. Для этого необходимо, чтобы все рабочие органы были организационно взаимосвязаны. Механизм координации работы осуществляется за счет координации отдельных рабочих органов, обеспечения возможности их функционирования в течение определенных повторяющихся циклов, либо за счет использования информационных каналов управления электроприводами одних и тех же рабочих органов.

Когда используется преобразователь частоты, для которого требуется несколько систем управления, более выгодно использовать общую систему управления. Преобразователи частоты Altivar Process ATV900 и Altivar Machine ATV340 оснащены интерфейсами связи, аналоговыми или цифровыми входами/выходами или комбинацией интерфейсов связи и их комбинацией для связи с автоматизированной системой управления. Интерфейсы связи этих преобразователей частоты описаны в следующей таблице.

Рассмотрим вариант структуры системы управления преобразователями частоты стана холодной прокатки на следующем рисунке. Электроприводы моталки, разматывателя и электроприводы рабочих клетей являются частью оборудования прокатного стана, которое подключено к программируемому логическому контроллеру через канал Ethernet, при этом привод Ethernet обеспечивает питание каждой моталки, разматывателя и рабочих клетей. . Металл, скрученный в рулон, после размотки с конвейера сматывается в рулон на намоточном станке, который затем проходит через несколько клетей, утончающих металл до получения рулона, после чего его снова сматывают в рулон. 

В промышленных условиях, таких как производство, электродвигатели в многомоторных промышленных системах могут работать с перерывами или непрерывно в режиме рекуперации энергии. Показаны механизмы электропривода, в которых поддерживается периодический или постоянный режим рекуперации, например, в примерах, представленных в следующей таблице.

Во время рекуперации электродвигатели подают в сеть электроэнергию, которая может потребляться другими электродвигателями, питаемыми от той же сети. Электродвигатели, имеющие преобразователи частоты, где двигатели не без преобразователей, восстанавливают энергию с помощью выпрямителя управляемого напряжения, который подает электроэнергию обратно в сеть. Для этой цели компания Schneider Electric создала преобразователи частоты с выпрямителем активного напряжения Altivar Process ATV980, которые разработаны компанией Schneider Electric. Неуправляемый выпрямитель нельзя использовать для восстановления электроэнергии в сети, если в нем нет контроллера или блока управления.

В режиме двигателя энергия рекуперации электродвигателей используется путем соединения преобразователей частоты всех электродвигателей вместе в звено постоянного тока с использованием энергии рекуперации. Комбинация приводит к снижению общего потребления электроэнергии из сети. В этой ситуации возможно уменьшить количество и качество тормозных элементов и резисторов, на которые воздействует рекуперативная энергия.

Для Altivar Machine ATV340 и Altivar Process ATV900 применяют следующие варианты объединения по звену постоянного тока]:

• все преобразователи частоты объединены по звену постоянного тока и каждый питается от сети переменного тока (рис. 2а);
• все преобразователи частоты объединены по звену постоянного тока и только один, мощность которого больше или равна сумме мощностей всех электродвигателей системы, питается от сети переменного тока (рис. 2б);
• все преобразователи частоты объединены по звену постоянного тока и подключены к общему выпрямителю, который питается от сети переменного тока (рис. 2в).

Преобразователи частоты с одинаковой топологией выпрямителя могут сначала прочесывать звено постоянного тока, что делает первый вариант доступным через микросхему на основе топологии. При работе с многодвигательной системой, включающей множество электродвигателей различной номинальной мощности, предпочтительно использовать предпочтительный вариант, который требует, чтобы преобразователи частоты питались исключительно постоянным током от одного выпрямителя.

Schneider Electric также производит системы преобразователей частоты для управления несколькими электродвигателями, в том числе преобразователи частоты Altivar Process ATV990, которые могут периодически или непрерывно работать в режиме рекуперации энергии. В них может использоваться либо общий неуправляемый выпрямитель (ATV991), либо управляемый выпрямитель (ATV992), перенаправляющий электроэнергию обратно в сеть.

Электродвигатели одного рабочего органа производственной машины могут быть соединены между собой жесткими, фрикционными или упругими средствами, что позволяет электродвигателям иметь только один рабочий орган. Комбинация предполагает одновременное управление электродвигателями в рабочем органе, что характерно для комбинации. Если для одной нагрузки требуется несколько электродвигателей, объединение их с одной нагрузкой должно привести к тому, что электродвигатели будут работать с одинаковой скоростью, а крутящий момент должен быть равномерно распределен между всеми электродвигателями.

Сочетание нескольких электродвигателей на одну нагрузку позволяет использовать электродвигатели меньшей мощности и габаритов, снижая общий момент инерции и нагрузку на шестерни и другие элементы конструкции, а также упрощая кинематические связи механизма. В промышленности применяются электродвигатели для общей нагрузки в сочетании с общей нагрузкой в ​​таких механизмах, как вращающиеся печи, мельницы, конвертеры, грохоты, прокатные станы, конвейеры, краны и т. д.

При использовании преобразователей частоты для управления скоростью вращения рабочих органов производственной машины возможны следующие варианты: подключение всех электродвигателей к одному преобразователю частоты. Используя внутренний преобразователь частоты для каждого электродвигателя (рис. 3а), либо установив для каждого двигателя отдельный преобразователь частоты. 3б).

При подключении нескольких электродвигателей к одному преобразователю частоты на выходе подключаемого создается напряжение, соответствующее абстрактному электродвигателю, имеющему средние характеристики для всех электродвигателей. Электродвигатели одной и той же конструкции могут иметь различные механические характеристики из-за различий в их характеристиках, которые зависят друг от друга. Это может привести к несоответствию синхронных скоростей и механических свойств. Более того, электродвигатели могут подвергаться различным условиям эксплуатации, например, когда нагрузка распределяется между ними неравномерно или когда охлаждение неравномерно. Следовательно, некоторые электродвигатели могут быть вынуждены питать другие электродвигатели, а некоторые электродвигатели также могут переключаться в режим генератора. Преобразователь частоты не контролирует эти процессы, что является недостатком этого метода управления. Если к одному преобразователю частоты подключено несколько электродвигателей, второй недостаток заключается в том, что преобразователь не может защитить каждый электродвигатель индивидуально, что делает непрактичным использование преобразователем защиты всех электродвигателей, подключенных к одному преобразователю частоты.

Благодаря использованию отдельных преобразователей частоты для каждого электродвигателя электродвигатели могут одновременно заряжать себя и другие электродвигатели. Тем не менее, неэлектрически связанная природа электродвигателей позволяет регулировать крутящий момент, создаваемый самими электродвигателями.

Преобразователи частоты Altivar Machine ATV340 и Altivar Process ATV900 имеют структуру управления электродвигателями, управляемую одним преобразователем частоты, которые объединены в одну структуру управления и управляются от одного преобразователя частоты:

• электродвигатели работают на общую нагрузку и их преобразователи частоты связаны информационно только по заданию скорости вращения;
• электродвигатели работают на общую нагрузку и их преобразователи частоты связаны информационно по заданию скорости вращения и сигналу, пропорциональному моменту на валу одного из электродвигателей.

Компенсация взаимной нагрузки электродвигателей с помощью функции «выравнивания нагрузки», регулирующей соотношение подшипников и частоты вращения ротора по тактовой частоте, используемой при совмещении преобразователей частоты Altivar Machine ATV340 и Altivar Process ATV900, осуществляется с той лишь разницей в шестерне и Преобразователь частоты. Эта функция придает электродвигателю более мягкие механические характеристики, чем у его механического аналога. Результатом стала возможность достижения одинаковых механических характеристик для всех электродвигателей. Все комбинированные электродвигатели будут испытывать сопоставимое снижение скорости вращения роторов, если момент нагрузки увеличится одинаково. В конечном итоге это не приведет к взаимной нагрузке электродвигателей друг с другом.

Автоматическую балансировку нагрузки между электродвигателями можно выполнить с помощью преобразователей частоты Altivar Machine ATV340 или Altivar Process ATV900, которые устанавливают скорость вращения и сигнал, пропорциональные крутящему моменту на валу, в качестве альтернативных вариантов. Ведущий — преобразователь частоты, передающий сигнал, пропорциональный крутящему моменту, остальные — ведомые. Ведомые приводы управляют двигателями и балансируют нагрузку. Altivar Machine ATV340 и Altivar Process ATV900 являются примерами машин, которые можно подключить к ведущему преобразователю частоты с помощью аналогового сигнала или через Ethernet через MultiDrive Link, который доступен для всех марок. Во втором сценарии можно объединить до десяти преобразователей частоты, обеспечивая необходимую комбинацию преобразователей частоты.

Систему ведущий-ведомый можно настроить как «Rigid» (для жесткого соединения) или «Elastic» (для эластичного соединения) в зависимости от того, соединены ли главный и ведомый преобразователи частоты жестким или эластичным соединением, в зависимости от типа соединения. Используемое соединение: линейное, спиральное или цилиндрическое. Режим «Elastic» — это вариант режима «Elastic», который, помимо встроенных фильтров, можно изменить для подавления колебаний упругой связи, которые обычно не слышны при использовании настройки режима «Elastic».

Преобразователи частоты Altivar Machine ATV340 и Altivar Process ATV900 были спроектированы и разработаны в качестве альтернативы электроприводу, подходящему для промышленных машин с несколькими двигателями:

• большой перегрузкой по моменту;
• быстрой реакцией на его изменение;
• большой глубиной регулирования скорости;
• обеспечением работы в четырех квадрантах механической характеристики;
• возможностью «делиться» энергией рекуперации с другими электроприводами;
• выравниванием нагрузки при жесткой, фрикционной и упругой кинематических связях между несколькими электродвигателями;
• большим набором коммуникационных интерфейсов.

Это позволяет создавать динамичные производственные машины, использующие ограниченное число механических передач, более компактное и удобное рабочее расположение органов, малые моменты инерции вращающихся частей, с возможностью изменения скорости каждого отдельного органа, что дает возможность гибкое управление техпроцессом. Благодаря этим преобразователям можно снизить потребление энергии в промышленных машинах, таких как электроприводы, работающие в режиме генератора.

Наша компания готова обеспечить Вас преобразователями Schneider Electric. SiriumGroup специализируется на обеспечении предприятий промышленности электротехнической продукцией и средствами автоматизации. Мы позиционируем себя как надежная и клиентоориентированная компания, нацеленная на удовлетворение потребности заказчика в качественном оборудовании. Для размещения заказа свяжитесь с нами по телефону или по электронной почте. Ждем Вас!