Układy napędowe prądu przemiennego z falownikami

Falownik zasilający silnik prądu przemiennego

Układy napędowe prądu przemiennego z falownikami silników prądu przemiennego są chętnie stosowane ze względu na niewygórowaną cenę, prostą budowę oraz małą awaryjność. Ponadto silniki tego typu mogą pracować w trudnych warunkach bez konieczności dokonywania przeglądów okresowych.

Silniki prądu przemiennego są bardzo szeroko stosowane we wszystkich gałęziach przemysłu, jak na przykład w hutnictwie (napędy walcarek, samotoki, pompy, wentylatory oraz napędy obrabiarek napędzane poprzez falowniki), górnictwie, przemyśle chemicznym (pompy, wentylatory i mieszadła napędzane poprzez falowniki), żywnościowym, metalowym, rolnictwie, pojazdach trakcyjnych.

Prędkość obrotową silników prądu przemiennego można regulować skokowo poprzez stosowanie silników wielouzwojeniowych o różnej liczbie par biegunów (występują silniki dwubiegunowe i rzadko spotykane silniki trójbiegunowe). Wadą tego rozwiązania jest stosunkowo wysoka cena tych silników.

Istnieje możliwość regulacji prędkości obrotowej silników prądu przemiennego w niewielkim procencie prędkości poprzez regulację napięcia zasilającego (na przykład przy użyciu regulatora tyrystorowego).

Płynną regulację prędkości silników prądu przemiennego, w szerokich zakresie prędkości, można uzyskać poprzez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego. Jednak aby uzyskać poprawną pracę silnika, należy zapewnić stałość stosunku napięcia do częstotliwości (U / f = const). Wadą tego rozwiązania jest niski moment napędowy przy małych prędkościach.

Do końca lat 60. dwudziestego wieku do zasilania silników prądu przemiennego, wymagających regulacji prędkości obrotowej, stosowano układy maszynowe składające się z silnika prądu przemiennego napędzającego prądnicę prądu stałego, która zasilała silnik prądu stałego, który z kolei napędzał prądnicę synchroniczną prądu przemiennego – układ Leonarda. Poprzez zmianę prędkości obrotowej prądnicy synchronicznej, na jej zaciskach uzyskiwano napięcie o zmiennej częstotliwości i zmiennym napięciu (U / f = const). Takie rozwiązanie stosowano na przykład do napędów grupowych zasilających samotoki w walcowniach hut.

Obecnie w układach, gdzie potrzebna jest płynna regulacja prędkości obrotowej stosowane są falowniki. Ich produkcja mogła się rozwinąć dzięki upowszechnieniu mikroprocesorów i układów ASIC, które wykorzystano do realizacji skomplikowanych algorytmów sterowania tranzystorów IGBT stosowanych w obwodach siłowych falowników. Na rynku istnieje wiele firm produkujących falowniki o szerokim zakresie mocy i zróżnicowanym stopniu złożoności – od prostych skalarnych (do zasilania silników wentylatorów i pomp) poprzez wektorowe (zapewniające duże momenty rozruchowe i stałość prędkości niezależnie od obciążenia)  do falowników z funkcją serwo (możliwość pozycjonowania) i zaimplementowanym PLC.

Tranzystory obwodu siłowego falowników sterowane modulatorem szerokości impulsów dają na wyjściu prąd zbliżony kształtem do sinusoidy, którym zasilany jest silnik. Natomiast napięcie wyjściowe jest ciągiem impulsów o zmiennej szerokości i biegunowości, którego amplituda wynosi 564V. Napięcie wyjściowe falownika o takim kształcie jest szkodliwe dla izolacji, zwłaszcza starych silników o osłabionej izolacji, przyczyniając się do skrócenia okresu eksploatacji. Aby zmniejszyć niekorzystny wpływ kształtu napięcia wyjściowego falowników na izolację silników, włącza się w obwód wyjściowy falowników dławiki, które dzielnikują to napięcie obniżając jego amplitudę na zaciskach silnika.

Możliwość regulacji prędkości obrotowej silników prądu przemiennego wpływa korzystnie na zwiększenie wydajności, poprawę jakości produkcji i zmniejszenie zużycia energii elektrycznej.

W swojej pracy zajmujemy się montażem, konfiguracją i uruchomieniem falowników zasilających silniki prądu przemiennego (o mocach od kilku kilowatów do kilkuset kilowatów) różnych typów maszyn przemysłowych. W ciągu wielu lat zebraliśmy niezbędne doświadczenie pozwalające nam dobrać odpowiedni falownik do konkretnego zastosowania. Wiemy, których firm falowniki są praktycznie bezawaryjne i tylko te stosujemy w tworzonych przez nas układach.

 

Inne materiały:
http://www.pawlak-automatyka.pl
http://www.pawlak-automatyka.pl/realizacje

Komentowanie jest wyłączone.