• o nas
  • historia
  • daty
  • technologia
  • certyfikaty i nagrody
  • ekologia
• oferta
• aktualności
• wyszukiwarka
• kontakt

UKŁADY CHŁODZENIA W SILNIKACH ZASILANYCH Z PRZEMIENNIKÓW CZĘSTOTLIWOŚCI.

Rozwój elektroniki i energoelektroniki wpłynął na obniżenie cen przekształtników częstotliwości popularnie nazywanymi falownikami i spowodował ich rozpowszechnienie nie tylko w specjalistycznych napędach , ale i w tych mniej wymagających. Zwiększająca się konkurencja wśród producentów wpływa na ciągłe poszerzenie zakresu funkcji oferowanych falowników i sprawia, że falownik nie jest już tylko przetwornikiem częstotliwości, ale coraz bardziej przypomina sterownik programowalny. Najistotniejszymi zaletami zastosowania falowników jest regulacja wydajności wentylatorów i pomp, a co zatem idzie oszczędności energii i elastyczność napędów w zależności od potrzeb użytkownika.

Sposoby regulacji prędkością.

Nie zawsze jest proste takie zaprojektowanie napędu, aby spełniał wszystkie wymagania użytkownika. W projekcie napędu należy przewidzieć zakres częstotliwości, co jest równoznaczne z zakresem prędkości oraz możliwie dokładnie określić, jakie będzie obciążenie momentem na poszczególnych prędkościach.

W przypadku sterowania wydajnością najbardziej rozpowszechnionych pomp odśrodkowych i wentylatorów moment obciążenia jest proporcjonalny do kwadratu prędkości obrotowej, a pobór mocy jest proporcjonalny do trzeciej potęgi prędkości obrotowej. Dzięki powyższym zależnościom możliwa jest praca standardowych silników z własnym przewietrznikiem IC 411 z pompami lub wentylatorami w bardzo szerokim zakresie prędkości. Na wykresie 1 przedstawiono wykres maksymalnego momentu obciążenia w zależności od prędkości obrotowej. Wynika z niego, że regulacja częstotliwości, a więc i prędkości obrotowej w zakresie od 0 do 100% prędkości znamionowej jest bezpieczna dla silnika. Teoretycznie prędkość obrotową można obniżać do zera, ale przy niskich prędkościach obrotowych może wystąpić problem z pracą silnika. Wtedy koniczna jest dodatkowa korekta ustawień przemiennika np. zwiększenie stosunku U/f przy niskich prędkościach lub przejście na pracę wektorową, jeśli przekształtnik jest wyposażony w taką opcję.

Inaczej ma się sprawa z regulacją prędkości powyżej wartości znamionowej. Analizując wzór:

M[Nm]= 9550 * P [kW] / n [ min -1]        

można zauważyć, że wzrostowi prędkości obrotowej przy zachowaniu stałego momentu towarzyszyć musi wzrost mocy. Przy prędkościach powyżej prędkości znamionowej występuje wzrost mocy i jednocześnie zmniejsza się moment, jaki może wytworzyć silnik. Wzrost poślizgu i prądu pobieranego przez silnik, może wywołać nadmierne nagrzewanie się silnika. Nadmierne zwiększanie częstotliwości może doprowadzić do utyku i uszkodzenia silnika. Z tego powodu przy prędkościach obrotowych większych od znamionowych moment obciążenia na wale musi zostać zmniejszony. Podczas pracy silnika z prędkościami obrotowymi większymi od znamionowej należy zwracać uwagę na prąd pobierany przez silnik i nie dopuścić do tego, by był on większy od znamionowego.

                                                                  WYKRES 1

W przypadku konieczności regulacji prędkości obrotowej w zakresie od 0 do prędkości znamionowej przy momencie znaminowym  konieczne jest stosowanie silników z obcym chłodzeniem. Jest to tak zwana stało-momentowa regulacja prędkości. Dopuszczalny zakres regulacji przedstawia wykresie 2- krzywa niebieska. Ten typ regulacji występuje w napędach transporterów taśmowych, wyciągów, podnośników itp. urządzeń. Istnieje sposób rozszerzenia zakresu regulacji stało-momentowej, który opisano poniżej. Krzywa zielona na wykresie 2 przedstawia roszerzony zakres regulacji.

                                                            WYKRES 2

Stosunek napięcia wyjściowego do częstotliwości wyjściowej przemiennika częstotliwości U/f w zakresie do częstotliwości znamionowej jest stały, co stanowi warunek uzyskania stałego momentu na wale silnika. Powyżej częstotliwości znamionowej wartość napięcia jest stała, co wynika z wartości napięcia zasilania przemiennika, a częstotliwość wzrasta. Maleje więc wartość stosunku U/f i silnik nie jest w stanie osiągnąć momentu znamionowego.  Dysponując silnikiem, dla którego napięcie znamionowe przy połączeniu w gwiazdę jest równe napięciu znamionowemu przemiennika częstotliwości, można ten silnik połączyć w trójkąt. Wtedy wartość stosunku U/f obniża się z 8 (400V/50Hz) na 4,6 (230V/50Hz). Umożliwi to wydłużenie zakresu pracy przy momencie znamionowym  do 87Hz (400V/87Hz=4,6)- krzywa zielona na wykresie 2. Zmienia się wtedy wartość napięcia i prądu znamionowego. Nowe wartości należy wprowadzić do przemiennika częstotliwości. Zwiększenie zakresu regulacji stało-momentowej jest możliwe, jeżeli dobrano przemiennik częstotliwości o odpowiedniej mocy.

Przykład: Dysponując silnikiem o parametrach znamionowych 3,0kW 230D/400Y 50Hz połączonym w gwiazdę oraz przemiennikiem częstotliwości o napięciu wyjściowym U_przemiennika≤400V możemy dokonoć następującej zmiany:

Zkłócenia w pracy napędów z przekształtnikiem  częstotliwości.

Podczas pracy z częstotliwością większą od znamionowej może rosnąć poziom hałasu i drgań.

Sposobami eliminacji tych niekorzystnych zjawisk mogą być:

§         stosowanie filtrów dU/dt wygładzających przebieg napięcia wyjściowego przemiennika,

§         zablokowanie w falowniku częstotliwości, przy której występują niekorzystne zjawiska,

§         zmiana częstotliwości nośnej (kluczowania tranzystorów),

§         korekta innych parametrów ustawianych w przemienniku,

§         wyższa klasa wyważenia wirnika.

Istotny wpływ na głośność pracy silników z własnym chłodzeniem  w zakresie pracy powyżej prędkości znamionowej ma hałas pochodzący od wentylarora zamontowanego na wale silnika. Zwiększony hałas nie jest jedynym negatywnym skutkiem zastosowania wentylatora własnego. Znaczaco rosną również straty wentylacyjne, przez co obniża się sprawność całego napędu, a w skrajnie wysokich częstotliwościach opór przewietrznika może doprowadzić do utyku silnika. Rozwiązaniem tych problemów może być zastosowanie silnika z obcym chlodzeniem.

Układy obcego przewietrzania w silnikach Indukty.

            Indukta produkuje silniki z obcym chłodzeniem IC 416 w szczególności przeznaczone do współpracy z przemiennikami częstotliwości. W 2007 roku wprowadzono do sprzedaży nowy typ układu obcej wentylacji 1- fazowej opartej o wentylator osiowy, co pozwoliło w znacznym stopniu zmniejszyć długość całkowitą układu. W układach tych zastosowano dwa typy silników, których parametry zamieszczono poniżej.

  W odpowiedzi na oczekiwania i wymagania naszych klientów wzbogaciliśmy naszą ofertę o układy obcej wentylacji przeznaczone do samodzielnego montażu na silnikach standardowych naszej produkcji. Rozwiązanie to polega na wydłużeniu osłony wentylatora do tego stopnia, aby układ zamontować na silniku standardowym bez konieczności ingerencji w konstrukcje samego silnika, polegającej na skróceniu wału lub wymiany całego wirnika. Wiązało się to z dodatkowymi nakładami finansowymi ze strony klienta. Obecne rozwiązanie wymaga jedynie demontażu standardowej osłony i przewietrznika, co przedstawione jest na rysunkach 1, 2 i 3. Dzięki temu rozwiązaniu użytkownik może szybko i sprawnie modyfikować układ przewietrzania w zależności od swych potrzeb.

Parametry  wentylatora  obcego chłodzenia

§         temperatura otoczenia od -20 do +80[°C],

§         wysokość instalowania do 1000 [m] n.p.m.,

§         żywotność – 50 000 h w temperaturze 25°C,

§         izolacja klasy B,

§         zabezpieczenie silnika:

¾      thermally protection – automatyczne wyłączenie silnika po osiągnięciu temp. uzwojenia 110°C, samoczynne włączenie po obniżeniu temp. uzwojenia do 70°C,

¾      impedance protection – silnik wytrzymuje pracę nawet w anormalnych warunkach, takich jak zablokowanie wirnika,

§         stopień ochrony IP 55,

§         łożyska kulkowe.

Zaletą układów wentylacji jest nie tylko łatwość ich montażu, ale również zabezpieczenie termiczne i szeroki zakres napięć pracy. Testy w fabryce wykazały możliwość pracy silników od 200 do 290V 50/60Hz. Myśląc o wzbogaceniu oferty układów obcej wentylacji i wygodzie klienta Indukta rozważana wprowadzenie  1-fazowego silnikia obcego chłodzenia zasilanego napięciem 400V 50/60Hz