Der Lieferant von Frequenzumrichter-Bremsanlagen weist darauf hin, dass mit der zunehmenden Verbreitung und Weiterentwicklung der industriellen Automatisierung auch der Einsatz von Frequenzumrichtern immer weiter verbreitet ist. Die Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichtern gilt als eine der idealen und vielversprechendsten Methoden zur Drehzahlregelung. Hauptziel des Einsatzes eines universellen Frequenzumrichters in einem Drehzahlregelungssystem ist die Steigerung der Produktivität und Produktqualität; außerdem die Energieeinsparung und die Senkung der Produktionskosten. Dabei spielen die Fachkenntnisse im Umgang mit Frequenzumrichtern eine besonders wichtige Rolle.
Um Störungen zu vermeiden, sollten für Signal- und Steuerleitungen geschirmte Drähte verwendet werden. Bei kurzen Leitungsstrecken, beispielsweise bei einem Distanzsprung von 100 Metern, muss der Drahtquerschnitt vergrößert werden. Signal- und Steuerleitungen dürfen nicht im selben Kabelgraben oder auf derselben Brücke wie Stromleitungen verlegt werden, um gegenseitige Störungen zu verhindern. Für eine optimale Funktion empfiehlt sich die Verlegung in Schutzrohren.
02 Übertragungssignale basieren hauptsächlich auf Stromsignalen, da diese nicht so leicht gedämpft oder gestört werden. In praktischen Anwendungen liefern Sensoren ein Spannungssignal, das mittels eines Wandlers in ein Stromsignal umgewandelt werden kann.
Die Regelung mittels Frequenzumrichtern im geschlossenen Regelkreis ist im Allgemeinen positiv, d. h. je größer das Eingangssignal, desto größer auch der Ausgangswert (z. B. beim Kühlbetrieb einer zentralen Klimaanlage oder bei der allgemeinen Regelung von Druck, Durchfluss und Temperatur). Es gibt aber auch einen umgekehrten Effekt: Bei einem großen Eingangssignal ist der Ausgangswert relativ klein (z. B. im Heizbetrieb einer zentralen Klimaanlage oder beim Betrieb der Warmwasserpumpe in einer Heizungsanlage).
Bei der Verwendung von Drucksignalen in geschlossenen Regelkreisen sollten keine Durchflusssignale eingesetzt werden. Drucksensoren sind kostengünstig, einfach zu installieren, erfordern wenig Aufwand und ermöglichen eine bequeme Fehlersuche. Sind jedoch im Prozess Durchflussverhältnisse erforderlich und Präzision notwendig, muss ein Durchflussregler ausgewählt und geeignete Durchflussmesser (z. B. elektromagnetische, Ziel-, Wirbel- oder Blendenmessgeräte) anhand von Druck, Durchflussrate, Temperatur, Medium, Geschwindigkeit usw. ausgewählt werden.
Die integrierten SPS- und PID-Funktionen des Frequenzumrichters 05 eignen sich für Systeme mit geringen und stabilen Signalschwankungen. Da die integrierten SPS- und PID-Funktionen jedoch während des Betriebs lediglich die Zeitkonstante anpassen, ist es schwierig, zufriedenstellende Übergangsprozessvorgaben zu erfüllen, und die Fehlersuche ist zeitaufwändig.
Darüber hinaus ist diese Art der Regelung nicht intelligent und wird daher selten eingesetzt. Stattdessen wird ein externer intelligenter PID-Regler gewählt. Bei der Verwendung wird lediglich der obere Grenzwert (SV) eingestellt, und während des Betriebs wird der Betriebswert (PV) angezeigt. Dieser Regler arbeitet intelligent und gewährleistet optimale Übergangsbedingungen, wodurch er sich ideal für den Einsatz eignet. Bezüglich der SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) können je nach Art, Anzahl der Punkte, digitalen oder analogen Größen, Signalverarbeitung und anderen Anforderungen an die Regelgröße verschiedene externe SPS-Systeme ausgewählt werden.
Der 06-Signalwandler wird häufig in den Peripherieschaltungen von Frequenzumrichtern eingesetzt und besteht üblicherweise aus Hall-Elementen und elektronischen Schaltungen. Je nach Signalumwandlungs- und -verarbeitungsverfahren lässt er sich in verschiedene Wandler unterteilen, z. B. Spannungs-Strom-Wandler, Strom-Spannungs-Wandler, Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler, Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, Spannungs-Frequenz-Wandler, Strom-Frequenz-Wandler, Mehrfach-Eingangs-Ausgangs-Wandler, Mehrfach-Eingangs-Ausgangs-Wandler, Signalüberlagerungs-Wandler, Signalaufteilungs-Wandler usw. Beispielsweise eignen sich die elektrischen Isolationssensoren/Transmitter der CE-T-Serie von Saint Seil aus Shenzhen hervorragend für den Einsatz. In China sind viele ähnliche Produkte erhältlich, sodass Anwender je nach Bedarf das passende Produkt auswählen können.
Bei Verwendung eines 07-Frequenzumrichters ist es oft notwendig, diesen mit Peripherieschaltungen auszustatten. Dies kann auf folgende Weise erfolgen:
(1) Eine logische Funktionsschaltung, bestehend aus selbstgebauten Relais und anderen Steuerkomponenten;
(2) Kaufen Sie fertige externe Schaltkreise für die Einheit;
(3) Wählen Sie ein einfaches Logo für einen programmierbaren Controller;
(4) Bei der Nutzung verschiedener Funktionen des Frequenzumrichters können Funktionskarten ausgewählt werden.
(5) Wählen Sie kleine und mittelgroße programmierbare Steuerungen.
Es gibt zwei gängige Frequenzumwandlungstechnologien für die parallele und konstante Druckwasserversorgung mit mehreren Wasserpumpen (wie z. B. Reinwasserpumpen in städtischen Wasserwerken, mittleren und großen Wasserpumpstationen, Warmwasserversorgungszentren usw.):
(1) Die anfängliche Investitionskostenersparnis ist gering, der Energiespareffekt jedoch schwach. Beim Anfahren sollte zunächst der Frequenzumrichter auf 50 Hz eingestellt werden, dann die Netzfrequenz und anschließend der Energiesparmodus aktiviert werden. Im Wasserversorgungssystem weist lediglich die vom Frequenzumrichter angetriebene Wasserpumpe einen etwas niedrigeren Druck auf, wodurch Turbulenzen und Verluste im System entstehen.
(2) Die Investition ist zwar relativ hoch, spart aber 20 % mehr Energie als Plan (1). Der Druck der Yuantai-Pumpe ist konstant, es treten keine Turbulenzverluste auf, und die Wirkung ist besser.
Werden mehrere Wasserpumpen zur Versorgung mit konstantem Wasserdruck parallel geschaltet, kommt eine Signalreihenschaltung mit nur einem Sensor zum Einsatz, die folgende Vorteile bietet:
(1) Kosten sparen. Nur ein Satz Sensoren und ein PID-Regler.
(2) Da es nur ein Steuersignal gibt, ist die Ausgangsfrequenz konstant, d. h. immer die gleiche Frequenz, sodass auch der Druck konstant ist und keine Turbulenzverluste auftreten.
(3) Bei der Wasserversorgung mit konstantem Druck wird die Anzahl der in Betrieb befindlichen Pumpen von der SPS in Abhängigkeit vom Durchfluss gesteuert. Mindestens eine Pumpe ist erforderlich, für mittlere Mengen zwei und für größere Mengen drei Pumpen. Wenn der Frequenzumrichter nicht in Betrieb ist und abgeschaltet wurde, liegt ein Stromsignal im Stromkreis an (es fließt ein Eingangssignal, aber es wird keine Ausgangsspannung oder -frequenz erzeugt).
(4) Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das System nur ein Steuersignal hat. Selbst wenn die drei Pumpen an unterschiedliche Eingänge angeschlossen werden, ist die Betriebsfrequenz gleich (d. h. synchronisiert) und der Druck ebenfalls gleich, sodass die Turbulenzverluste null sind, d. h. die Verluste minimiert werden und somit der Energiespareffekt optimal ist.
Die Reduzierung der Grundfrequenz ist der effektivste Weg, das Anlaufdrehmoment zu erhöhen.
Dies ist auf das deutlich erhöhte Anlaufdrehmoment zurückzuführen, wodurch sich auch schwer anlaufende Geräte wie Extruder, Reinigungsmaschinen, Schleudertrockner, Mischer, Beschichtungsanlagen, große Ventilatoren, Wasserpumpen, Roots-Gebläse usw. problemlos starten lassen. Dies ist effektiver als die üblicherweise angewandte Erhöhung der Anlauffrequenz. Durch die Anwendung dieser Methode in Kombination mit Maßnahmen zur Lastreduzierung kann der Stromschutz maximiert und nahezu alle Geräte gestartet werden. Daher ist die Reduzierung der Grundfrequenz zur Erhöhung des Anlaufdrehmoments eine effektive und komfortable Methode.
Bei Anwendung dieser Bedingung muss die Grundfrequenz nicht unbedingt auf 30 Hz reduziert werden. Sie kann schrittweise in 5-Hz-Schritten verringert werden, solange die durch die Reduzierung erreichte Frequenz das System starten kann.
Die untere Grenze der Grundfrequenz sollte nicht unter 30 Hz liegen. Je niedriger die untere Grenze, desto höher das Drehmoment. Allerdings ist zu beachten, dass der IGBT beschädigt werden kann, wenn die Spannung zu schnell ansteigt und die dynamische Anstiegsgeschwindigkeit (du/dt) zu groß ist. In der Praxis hat sich gezeigt, dass diese Drehmomentsteigerungsmaßnahme sicher und zuverlässig eingesetzt werden kann, wenn die Frequenz von 50 Hz auf 30 Hz sinkt.
Manche befürchten, dass beispielsweise bei einer Grundfrequenz von 30 Hz die Spannung bereits 380 V erreicht hat. Sollte die Ausgangsspannung daher bei einem normalen Betrieb mit 50 Hz plötzlich auf 380 V ansteigen, sodass der Motor diese Belastung nicht mehr verträgt? Die Antwort lautet: Nein, ein solches Phänomen tritt nicht auf.
Manche befürchten, dass bei einer Spannung von 380 V und einer Grundfrequenz von 30 Hz eine Ausgangsfrequenz von 50 Hz erforderlich sein könnte, um die Nennfrequenz von 50 Hz zu erreichen. Die Antwort lautet: Die Ausgangsfrequenz kann selbstverständlich 50 Hz erreichen.
Das Verhältnis zwischen dynamischem Druck, statischem Druck und Gesamtdruck ist wie folgt:
Der statische Druck ist der Druck (die Förderhöhe), der am Auslass einer Wasserpumpe bis zum höchsten Punkt erforderlich ist; typischerweise beträgt er 1 kg Wassersäule pro 10 Meter Wassersäule.
Der dynamische Druck ist der Druckabfall, der durch die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit an der Rohrwand, an Ventilen (Regelventilen, Rückschlagventilen, Druckminderventilen usw.) und in verschiedenen Schichten desselben Rohrabschnitts während des Wasserdurchflusses entsteht. Dieser Anteil ist schwer zu berechnen; erfahrungsgemäß wird der dynamische Druck auf maximal 20 % des statischen Drucks geschätzt.
Gesamtdruck = (statischer Druck + dynamischer Druck) = 1,2 statischer Druck.
Die untere Grenzfrequenz der Wasserpumpe muss auf etwa 30 Hz eingestellt werden, da sonst das Wasser in der geschlossenen Leitung leicht entweichen kann. Aufgrund der großen Menge an im Wasser gelöster Luft kann sich beim Anlaufen der Wasserpumpe leicht eine Luftkammer bilden, die eine Gefahr durch hohen Druck darstellt.
Die Einführung der 12 Erfahrungspunkte und wirtschaftlichen Werte erfolgt wie folgt:
Der Einsatz von Frequenzumrichtern ist für verschiedene Geräte zur Energieeinsparung geeignet, was durch zahlreiche erfolgreiche Praxisbeispiele bestätigt wurde.
Erfahrungswerte sind relativ konservativ und verfügen über einen hohen Wert, sind aber nicht die wirtschaftlichste Lösung und bieten Potenzial für weitere Nutzung. Bei der Anwendung von Erfahrungswerten sollten diese an die tatsächlichen Gegebenheiten vor Ort angepasst werden. Dabei sind bestimmte Änderungen der Betriebsparameter erforderlich, wobei die normale Nutzung nicht beeinträchtigt werden darf. Dies ist eine Voraussetzung für die Energieeinsparung.
Der ökonomische Wert basiert auf dem Prinzip, die unteren Grenzwerte des Systems einzuhalten, den empirischen Wert moderat zu reduzieren und das Potenzial für Energieeinsparungen auszuschöpfen. Wie lässt sich Energie sparen, wenn die Betriebsparameter unverändert bleiben? Zudem ist der Frequenzumrichter selbst kein Energieerzeuger (wie Generator, Batterie oder Solaranlage) und weist zwar einen sehr hohen Wirkungsgrad von 97 % bis 98 % auf, jedoch entstehen Verluste von 2 % bis 3 %.