Napędy z regulowaną prędkością obrotową mogą być z powodzeniem zastosowane w większości aplikacji, gdzie silniki elektryczne napędzają układy mechaniczne. Specjalne sterowniki skojarzone z silnikami elektrycznymi zapewniają precyzyjne sterowanie i kontrolę wszystkich parametrów maszyny związanych z jej rozpędzaniem, hamowaniem, momentem i regulacją ustalonej prędkości obrotowej. Oczywistą korzyścią jest ponadto fakt, że taki układ napędowy zużywa energię elektryczną tylko na wymaganym w danym momencie poziomie, zupełnie inaczej niż klasyczne napędy ze stałą prędkością obrotową.
Ze względu na ogólną napiętą sytuację na rynku energetycznym i konieczność wprowadzania oszczędności w jej zużyciu, zrozumiałym jest rosnące zainteresowanie napędami o regulowanej prędkości i momencie, z możliwością ich dostosowania do aktualnych wymagań w aplikacji. W zależności od konkretnych warunków pracy, napędy takie pozwalają zaoszczędzić od 25% do 75% energii elektrycznej. Czy to Państwa nie przekonuje? Poznajcie zatem zebranych 10 podstawowych korzyści wynikających z zastosowania napędów elektrycznych z regulowaną prędkością obrotową.
1. Sterowanie prądem rozruchowym. Kiedy uruchamiany jest silnik prądu przemiennego, pobiera on w tym momencie z sieci prąd około siedem do ośmiu razy większy niż jego prąd znamionowy przy pełnym obciążeniu. Przy zastosowaniu napędów regulowanych prąd rozruchowy narasta zgodnie z ustaloną przez użytkownika lub operatora trajektorią, udary prądowe działające na uzwojenia silnika są znacznie mniejsze, skutkiem czego znacznie wydłuża się jego żywotność (wytrzymałość termiczna, rzadsze remonty i przezwajanie).
2. Redukcja szkodliwych zaburzeń w sieci zasilania. Znaczący pobór prądu przy rozruchu klasycznego silnika prądu przemiennego powoduje m.in. radykalny spadek napięcia w sieci zasilającej, co oddziałuje na inne przyłączone do niej odbiorniki. Powstają tzw. zapady napięcia, które w przypadku bardziej wrażliwych urządzeń (komputery, czujniki, wyłączniki zbliżeniowe, sterowniki itp.) mogą prowadzić do ich wyłączenia, resetu lub nawet uszkodzenia. Dzięki zastosowaniu napędów z regulacją prędkości możliwe jest wyeliminowanie tego typu zjawisk w sieci zasilania.
3. Mniejsza energochłonność napędu przy rozruchu. Napędy z regulowaną prędkością obrotową cechują się znacznie mniejszą energochłonnością przy ich rozruchu w stosunku do klasycznych silników prądu zamiennego. W trakcie normalnej pracy obu rodzajów napędów zapotrzebowanie ogólne na energię jest porównywalne.
4. Sterowane wartości i charakterystyki przyspieszeń. Załączenie klasycznego silnika prądu przemiennego do sieci powoduje „mechaniczny szok, udar” zarówno dla elementów mechanicznych samego silnika, jak i przyłożonego do niego obciążenia. Oddziałuje on bardzo niekorzystnie na te elementy, przyspieszając ich uszkodzenie i zniszczenie. Dlatego też w niektórych aplikacjach, jak np. linia butelkowania, napędy nie mogą być uruchamiane przy zapełnionej linii ze względu na możliwość stłuczenia butelek. Napędy z regulowaną prędkością uruchamiane są przy niskich prądach rozruchowych, a charakterystyka ich przyspieszania (parametr RAMP) do prędkości nominalnej może być każdorazowo ustalona przez użytkownika i dobrana do danej aplikacji.
5. Płynnie regulowana prędkość obrotowa pracy silnika. Zastosowanie napędów o regulowanej prędkości pozwala na zoptymalizowanie procesów produkcyjnych oraz, w razie potrzeby, ich szybką modyfikację. Możliwe są łagodne rozruchy silników przy zredukowanej prędkości, a jej regulacja w trakcie pracy napędów może być prowadzona w sposób całkowicie zautomatyzowany i zdalny, przez jednego lub kilku operatorów.
6. Regulowana wartość momentu obrotowego. Wykorzystanie napędów o regulowanej prędkości może zapobiec powstawaniu groźnych awarii linii produkcyjnych i poszczególnych procesów na skutek uszkodzeń mechanicznych. Wszystko to dzięki możliwości programowego ograniczenia maksymalnego momentu obrotowego silników i ich dopasowania do aktualnych obciążeń. Na przykład w przypadku nieprzewidzianej blokady układu mechanicznego na linii produkcyjnej, klasyczny napędzający ją silnik nie przerywa swej pracy i w dalszym ciągu z pełną mocą próbuje przywrócić ją do ruchu. W układach z napędami regulowanymi możliwe jest szybkie (i co ważne, łagodne!) wyłączenie silnika lub redukcja momentu obrotowego, tak by powoli przywrócić stan normalnej pracy linii.
7. W pełni kontrolowane wyhamowywanie napędu. Możliwość doboru nastaw parametrów hamowania silnika (parametr RAMP, maksymalny prąd hamujący itp.) pozwala na ograniczenie niepożądanych skutków tego procesu, jak nadmierne grzanie się maszyny i układu mechanicznego, pęknięcia, drgania itp., towarzyszących zwykle radykalnemu wyłączaniu lub wyhamowywaniu silników prądu przemiennego.
8. Oszczędność energii elektrycznej. Popularne odbiorniki, takie jak pompy i wirniki odśrodkowe, napędzane przez silniki o regulowanej prędkości, pozwalają na uzyskanie sporych oszczędności w zużyciu zasilającej je energii. Na przykład przy zmniejszeniu prędkości wirowania o połowę energia niezbędna do napędu wentylatora zmniejsza się aż ośmiokrotnie. Już same oszczędności w użyciu energii elektrycznej napędów o dobrze dobranych parametrach pracy mogą spowodować zwrot kosztów ich zakupu już po ok. dwóch latach.
9. Łatwe wykonywanie nawrotów silnika. Jedną z istotnych funkcjonalności napędów o regulowanej prędkości obrotowej jest elektroniczne przełączanie faz zasilających uzwojenia silnika, dzięki czemu możliwe jest łatwe dokonywanie jego nawrotów, oczywiście przy pełnej kontroli parametrów wyhamowywania i ponownego rozpędzania silnika do prędkości roboczej. Nie jest też konieczne stosowanie żadnych dodatkowych modułów tzw. nawrotników, a tym samym ich serwisowanie.
10. Eliminacja dodatkowych elementów mechanicznych. Dzięki zastosowaniu napędów o regulowanej prędkości możliwe jest wyeliminowanie niektórych dodatkowych elementów mechanicznych spotykanych w tradycyjnych napędach, jak chociażby przekładnie czy skrzynie biegów. Ponieważ napędy regulowane umożliwiają precyzyjny dobór prędkości obrotowej w bardzo szerokim zakresie (zwykle ograniczonym od góry tylko maksymalną mocą silnika), możliwe jest usunięcie wszelkich dodatkowych układów mechanicznych między silnikiem a obciążeniem. Spadają zatem koszty utrzymania linii produkcyjnych oraz zapotrzebowanie na powierzchnię niezbędną dla ich instalacji.
Na podstawie materiałów firmy ABB Inc.
Artykuł pod redakcją Andrzeja Ożadowicza
