Dodávateľ energeticky spätnoväzobných jednotiek vám pripomína, že správny výber frekvenčných meničov je veľmi dôležitý pre normálnu prevádzku systému riadenia prevodovky mechanických zariadení, aby sa predišlo zbytočným stratám spôsobeným údržbou frekvenčného meniča v dôsledku nesprávneho výberu. Po prvé, účel výberu frekvenčného meniča by mal byť jasne definovaný. Po druhé, vhodný frekvenčný menič by sa mal vybrať na základe typu zariadenia, charakteristík zaťaženia, rozsahu otáčok, režimu riadenia, prostredia používania, ochrannej konštrukcie a ďalších požiadaviek. Cieľom je dosiahnuť výhody výrobnej technológie aj ekonomické výhody.
1. Charakteristiky momentu zaťaženia mechanických zariadení
V praxi sa výrobné stroje často delia na tri typy na základe rôznych charakteristík krútiaceho momentu: zaťaženie konštantným krútiacim momentom, zaťaženie konštantným výkonom a zaťaženie so zníženou charakteristikou krútiaceho momentu. Pri výbere frekvenčného meniča by mali byť charakteristiky zaťaženia prirodzene základným východiskom.
Znížte charakteristické zaťaženie krútiaceho momentu
V rôznych ventilátoroch, vodných čerpadlách a hydraulických čerpadlách je pri otáčaní obežného kolesa odpor generovaný vzduchom alebo kvapalinou v určitom rozsahu otáčok zhruba úmerný druhej mocnine otáčok, krútiaci moment sa mení podľa druhej mocniny otáčok a záťažový výkon sa mení úmerne tretej mocnine otáčok. Tento typ zaťaženia sa nazýva zaťaženie so zníženým krútiacim momentom.
Konštantné zaťaženie
Charakteristickým znakom tohto typu zaťaženia je, že požadovaný krútiaci moment TL je zhruba nepriamo úmerný rýchlosti n. S klesajúcou rýchlosťou motora sa výstupný krútiaci moment záťaže v skutočnosti zvyšuje. To znamená, že v rozsahu rýchlostí je krútiaci moment pri nízkych rýchlostiach väčší a pri vysokých rýchlostiach menší, zatiaľ čo výstupný výkon motora zostáva nezmenený. Vretená obrábacích strojov na kov, valcovní, papierenských strojov, navíjacích strojov, odvíjacích strojov atď. vo výrobných linkách fólií patria medzi zaťaženia s konštantným výkonom.
Vlastnosť konštantného výkonu záťaže je obmedzená určitým rozsahom zmien rýchlosti. Pri veľmi nízkych otáčkach sa kvôli obmedzenej mechanickej pevnosti TL nemôže nekonečne zvyšovať a pri nízkych otáčkach sa mení na vlastnosť konštantného krútiaceho momentu. Oblasti konštantného výkonu a konštantného krútiaceho momentu záťaže majú významný vplyv na výber prevodových schém. Keď je motor v režime regulácie otáčok s konštantným magnetickým tokom, maximálny povolený výstupný krútiaci moment zostáva nezmenený, čo patrí k regulácii otáčok s konštantným krútiacim momentom. Pri slabom magnetickom režime regulácie otáčok je maximálny povolený výstupný krútiaci moment nepriamo úmerný otáčkam, čo patrí k regulácii otáčok s konštantným výkonom. Ak je rozsah regulácie konštantného krútiaceho momentu a konštantných otáčok elektromotora v súlade s rozsahom konštantného krútiaceho momentu a konštantného výkonu záťaže, teda v prípade „zhody“, minimalizuje sa výkon elektromotora aj výkon frekvenčného meniča.
Mechanické vlastnosti záťaží s konštantným výkonom sú zložité. Pri navrhovaní systému je potrebné dbať na to, aby sa asynchrónne motory neprevádzkovali nad rámec ich synchrónnej rýchlosti, inak to môže spôsobiť deštruktívne mechanické poruchy. Kapacita frekvenčného meniča sa zvyčajne berie ako približne vynásobok kapacity asynchrónneho motora.
Konštantné krútiace zaťaženie
Pri konštantnom krútiacom momente je záťažový moment TL nezávislý od rýchlosti n. Pri akejkoľvek rýchlosti zostáva záťažový moment TL konštantný alebo takmer konštantný a výkon záťaže sa lineárne zvyšuje so zvyšujúcou sa rýchlosťou záťaže. Napríklad trecie záťaže, ako sú žeriavy, dopravníky, vstrekovacie lisy, miešačky a kladkostroje, patria medzi záťaže s konštantným krútiacim momentom. Účelom použitia frekvenčných meničov na riadenie takýchto záťaží je dosiahnuť automatizáciu zariadení, zlepšiť produktivitu práce a zlepšiť kvalitu výrobkov.
Keď frekvenčný menič poháňa záťaž s konštantným krútiacim momentom, výstupný krútiaci moment pri nízkych otáčkach by mal byť dostatočne veľký a mal by mať dostatočnú preťažiteľnosť, zvyčajne 150 % menovitého prúdu. Ak je potrebné dlhodobo stabilne pracovať pri nízkych otáčkach, mala by sa zvážiť kapacita odvodu tepla asynchrónnych motorov, aby sa predišlo nadmernému nárastu teploty motorov.
Pri navrhovaní systému by sa mala venovať pozornosť vhodnému zvýšeniu výkonu asynchrónnych motorov alebo zvýšeniu výkonu frekvenčných meničov. Výkon frekvenčného meniča sa vo všeobecnosti berie ako ~krát výkon asynchrónneho motora.
2. Vyberte vhodnú metódu riadenia frekvenčného meniča na základe charakteristík zaťaženia
Okrem výrobného procesu frekvenčného meniča je veľmi dôležitá aj metóda riadenia, ktorú frekvenčný menič používa. Metódy riadenia frekvenčných meničov sa delia hlavne na riadenie s otvorenou slučkou a riadenie s uzavretou slučkou. Metóda riadenia s otvorenou slučkou má jednoduchú štruktúru a spoľahlivý výkon, ale jej presnosť regulácie rýchlosti a dynamická odozva sú relatívne nízke. Metóda riadenia s uzavretou slučkou dokáže vykonávať riadenie v reálnom čase na základe zmien parametrov, ako je prietok, teplota, poloha, rýchlosť, tlak atď. Má rýchlu dynamickú odozvu, ale niekedy je náročná na implementáciu a nákladná. Používatelia by si mali zvoliť zodpovedajúci režim riadenia podľa vlastných potrieb, aby dosiahli požadované charakteristiky regulácie rýchlosti.
3. Vyberte ochrannú konštrukciu frekvenčného meniča na základe prostredia inštalácie.
Pri výbere frekvenčného meniča je potrebné zvážiť prostredie inštalácie vrátane faktorov, ako je teplota okolia, vlhkosť, obsah prachu a korozívne plyny, ktoré úzko súvisia s dlhodobou a spoľahlivou prevádzkou frekvenčného meniča. Ak nie je možné splniť jeho prevádzkové podmienky, musia sa prijať zodpovedajúce ochranné opatrenia.
Väčšina výrobcov frekvenčných meničov poskytuje používateľom nasledujúce bežné ochranné štruktúry, z ktorých si môžu vybrať.
(1) Otvorený typ IP00, ktorý chráni ľudské telo pred dotykom živých častí vo vnútri frekvenčného meniča spredu, je vhodný na inštaláciu na obrazovky, panely a stojany v elektrických rozvádzačoch alebo elektrických miestnostiach, najmä na centralizované použitie viacerých frekvenčných meničov, ale má vysoké požiadavky na inštalačné prostredie.
(2) Uzavreté frekvenčné meniče s krytím IP20 a IP21 majú okolo seba kryty a je možné ich namontovať na stenu v budovách. Sú vhodné pre väčšinu vnútorných inštalačných prostredí s minimálnym prachom alebo teplotou a vlhkosťou.
(3) Krytie IP40 a IP42 je vhodné pre priemyselné lokality so zlými environmentálnymi podmienkami.
(4) Utesnené krytie IP54 a IP55 s ochrannými konštrukciami odolnými voči prachu a vode, vhodné pre priemyselné lokality so zlými podmienkami prostredia, striekajúcou vodou, prachom a určitými korozívnymi plynmi.
Výber systému regulácie otáčok s premenlivou frekvenciou na stavenisku by mal byť založený na skutočných požiadavkách procesu a aplikačných scenároch. Výhody a nevýhody by sa mali zvážiť a výber by mal byť rozumný a komplexne zvážený. Iba správnym a flexibilným používaním frekvenčného meniča môže systém regulácie otáčok s premenlivou frekvenciou striedavého prúdu fungovať bezpečne a spoľahlivo.