Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Řízení pohonů pomocí měničů frekvence umožňuje dosáhnout významných energetických úspor. Společnost Eaton nabízí bohatý sortiment měničů, vhodných pro použití ve všech oblastech techniky: pro řízení čerpadel v průmyslových provozech i ve vodárenství, pro řízení ventilátorů klimatizace v budovách, pro pohony dopravníků a výrobních strojů atd. Některé z měničů budou představeny v tomto článku.
Měniče frekvence SLX9000
Univerzální měniče frekvence SLX9000 jsou kompaktní, odlehčenou verzí úspěšného měniče SVX9000, ze kterého funkčně vycházejí. Série nastavitelných měničů frekvence SLX9000 společnosti Eaton je další generací měničů speciálně navržených pro použití v současných nenáročných komerčních a průmyslových úlohách. Výkonová jednotka využívá nejnovější polovodičové komponenty a má vysoce modulární konstrukci, kterou lze flexibilně přizpůsobit potřebám zákazníka. Měnič SLX9000 poskytuje perfektní výkon při současném zvýšení úrovně vlastností a funkcí, které zajistí co nejlepší řešení za správnou cenu.
V nabídce společnosti Eaton jsou měniče pro napájení 380 až 500 V, s výstupním výkonem od 0,75 do 30 kW. Měniče frekvence SLX9000 (obr. 1) jsou dodávány podobně jako měniče SVX9000 se standardní výbavou, aby mohly sloužit jako komplexní řešení pro řízení pohonů. Integrovaná síťová tlumivka je účinnou ochranou měniče proti nadproudovým a přepěťovým špičkám. Postup instalace, připojení a uvedení do provozu je díky přiloženému návodu velmi rychlý a pohodlný. Měniče SLX9000 jsou k dispozici v krytí IP21 nebo IP54. Jednotky vstupů a výstupů jsou navrženy s velkým důrazem na modulární koncepci celého měniče. Vstupy a výstupy jsou voleny s ohledem na požadovanou funkci pohonu. Řídicí jednotka měničů SLX9000 je schopna pracovat se dvěma rozšiřujícími kartami. Tyto karty mohou obsahovat nejen běžné analogové a digitální vstupy a výstupy, ale také rozhraní komunikačních sběrnic pro připojení k řídicím systémům. Externí napájení řídicí logiky (24 V DC) umožňuje programovat a nastavovat měnič frekvence bez nutnosti připojovat celý vývod motoru.
Univerzální měniče frekvence SVX9000
Univerzální měniče SVX9000 umožňují kompaktně a modulárně řešit úlohy s proměnnou rychlostí. SVX9000 je třífázový, vzduchem chlazený kompaktní měnič frekvence s rozsahem výkonu od 0,55 do 160 kW a napájecím napětím 208 až 690 V pro standardní průmyslové použití. Největší předností měničů SVX9000 je bezsenzorové vektorové řízení, které díky adaptivnímu modelu motoru nabízí velmi promyšlené funkce. Výpočet magnetických toků v motoru je založen na měření všech tří výstupních proudů a napětí. Model automaticky identifikuje parametry motoru pro bezsnímačové vektorové řízení stejně jako pro skalární (U/f) řízení, přičemž uchovává záznamy o jejich změnách v čase. Pro vektorové řízení systém využívá výpočet souřadnic statorového toku, který je imunní vůči malým odchylkám v měření a identifikaci parametrů motoru. Sofistikované bezsenzorové řízení umožňuje dosahovat velmi dobré dynamické přesnosti regulace otáček v uzavřené regulační smyčce motoru v celém jejich rozsahu.
Výkonné měniče SPX9000
Velký výkon v náročných úlohách v praxi zajistí měniče frekvence řady SPX9000. Měniče SPX9000 jsou vybaveny špičkovou výpočetní jednotkou, která může zpracovávat informace ze snímače polohy, je-li třeba zajistit velmi přesné řízení motoru. Podporováno je také bezsenzorové vektorové a skalární řízení frekvence U/f. Značný výkon je typicky vyžadován pro pohony typu master-slave, polohovací aplikace (v jeřábech), nebo pro řízení a synchronizaci pnutí navijáků při navíjení. SPX9000 je vysoce výkonný třífázově napájený měnič frekvence pro náročná průmyslová zařízení o výkonu v rozsahu od 0,55 do 1 800 kW pro napájecí napětí 208 až 690 V.
Jádrem měniče SPX9000 je rychlý mikroprocesor, který poskytuje vysoký výpočetní výkon pro ty úlohy v praxi, ve kterých je zapotřebí přesné řízení polohy a značná spolehlivost pohonu. Měnič může být použit jak v systémech s otevřenou smyčkou, tak v úlohách, které vyžadují snímač polohy ve zpětné vazbě. SPX9000 podporuje rychlou komunikaci mezi měniči. Nabízí takémožnost on-line monitorování pomocí PC pro následnou analýzu dynamických událostí bez nutnosti použít další hardware. Rychle simultánně sledovat několik jednotek lze s využitím softwarového nástroje 9000Xdrive a komunikační karty CANopen. Tam, kde je kromě značné výkonnosti nezbytná i spolehlivost a kvalita, je měnič frekvence SPX9000 tou správnou volbou.
Měniče frekvence řady 9000X jsou určeny k řízení rozběhů lehkých i těžkých zátěží. Lehká zátěž, jako např. ventilátor, je definována jako max. desetiprocentní přetížení jmenovitého proudu IL po dobu jedné minuty každých 10 minut. Těžkou zátěží (např. zatíženým pásovým dopravníkem, drtičem) se rozumí padesátiprocentní přetížení jmenovitého proudu IH po dobu jedné minuty každých 10 minut. Automatický průvodce usnadňuje nastavení měniče ihned po spuštění. Na výběr je několik předem nastavených sad parametrů pro nejpoužívanější úlohy (základní, standardní, místní/dálkové řízení, vícerychlostní řízení, PID řízení, víceúčelové řízení, kaskádní řízení čerpadel/ventilátorů), ale i kompletní sada všech parametrů měniče.
Měniče frekvence SVX9000 a SPX9000 lze rozšířit využitím pěti přídavných karet, které umožňují různé způsoby ovládání prostřednictvím analogových či digitální vstupů a výstupů, popř. zajišťujících komunikaci po standardních průmyslových sběrnicích (Profibus-DP, Modbus, DeviceNet, CANopen atd.).
Modulární měnič 9000X (obr. 3) se skládá z výkonového modulu, řídicí jednotky s rozšiřujícími kartami a z ovládací klávesnice, která je stejná pro všechny typové velikosti. Řídicí jednotka může být externě napájena ze zdroje 24 V DC. Ovládací klávesnici lze využít k nastavení parametrů měniče a k přenosu nebo kopírování těchto parametrů do dalších přístrojů. Filtr RFI, standardně integrovaný do měničů typových velikostí FR4 až FR9, splňuje požadavky na použití měničů v kategorii C2 a C3 podle normy ČSN EN 61800-3.
Systémové měniče SPI9000, SPA9000, SPN9000
Portfolio měničů frekvence se společnou DC sběrnicí splňuje požadavky na použití v systémů s flexibilní architekturou. Použitá koncepce vychází z měničů SPX9000. Nabízený sortiment zahrnuje několik usměrňovacích (front-end) jednotek a několik střídačů v širokém výkonovém spektru (1 až 2 000 kW).
Společnost Eaton nabízí ucelenou řadu měničů se společnou DC sběrnicí. Usměrňovací (front-end) jednotky převádějí síťové střídavé napětí a proud na stejnosměrné napětí a proud. V případě jednotek SPN9000 (neaktivní front-end) se energie přenáší z napájecí sítě do společné DC sběrnice. Obousměrný (regenerační) usměrňovač jednotek SPA9000 (aktivní front-end) dokáže přenášet energii oběma směry. Při přenosu energie z DC sběrnice do střídavé napájecí sítě se hovoří o tzv. rekuperaci energie. Na vstupu celého systému se používá externí filtr LCL. Použití této jednotky je vhodné v úlohách, kde je vyžadováno malé rušení harmonickými složkami proudu. Usměrňovací jednotka SPN9000 funguje jako diodový můstek složený z diod a tyristorů. Na vstupu se používá specializovaná tlumivka. Tato jednotka je vhodná jako usměrňovací přístroj, jestliže nejsou kladeny zvýšené požadavky na obsah harmonických složek proudu v elektrické síti.
Jednotka SPI9000 funguje jako obousměrný střídač, který je určen k napájení střídavých asynchronních motorů. Střídač je napájen ze společné DC sběrnice pomocí nabíjecího obvodu. Ten je u střídačů do 75 kW integrován přímo na desce. U vyšších výkonů je třeba zajistit externí nabíjecí obvod.
Měniče frekvence se společnou DC sběrnicí mají tyto charakteristiky:
-
komplexní řada pro téměř každou úlohu vyžadující certifikát UL a cUL,
-
splňují standardy NEC, NEMA a IEEE,
-
pro většinu měničů frekvence je k dispozici alfanumerická klávesnice,
-
chlazení vzduchem.
Obr. 1. Univerzální měniče frekvence SLX9000
Obr. 2. Měniče frekvence SVX v šesti typových velikostech FR4 až FR9
Obr. 3. Modulární konstrukce měničů frekvence SVX
Charakteristiky měniče frekvence SLX9000
-
robustní konstrukce
-
standardně integrovaná síťová tlumivka
-
filtr RFI pro kategorie C2 a C3 (podle ČSN EN 61800-3)
-
ovládací klávesnice s krytím IP54 pro nastavení parametrů řídicí jednotky a monitorování výstupních veličin
-
rozšiřující karty vstupů a výstupů plug&play, popř. komunikační karty
-
brzdný tranzistor
-
univerzální software (all-in-one) pro různé případy použití
Charakteristiky měniče frekvence SVX9000
-
bezsenzorové řízení výkonu
-
odchylka ustálené rychlosti <0,5 %
-
doba náběhu točivého momentu <10 ms
-
malé zvlnění momentu
-
dobrá odolnost proti rezonančním kmitům
-
velký rozběhový moment: 200 % (záleží na velikosti motoru)
-
velký rozběhový proud: 2,0 × IH
-
vhodné pro systémy s více motory
-
vysokorychlostní úlohy až do 7 200 Hz
Charakteristiky měniče frekvence SPX9000
-
robustní konstrukce
-
velký výpočetní výkon procesoru
-
integrovaná síťová tlumivka
-
možnost zapojit snímač do zpětné vazby
-
velké rozlišení analogových vstupů
-
snadné ovládání
-
ovládací klávesnice s krytím IP54 pro nastavení parametrů řídicí jednotky a monitorování výstupních veličin
-
rozšiřující karty vstupů a výstupů plug & play, popř. komunikační karty