W obecnej sytuacji gospodarki krajowej bardzo ważne jest zastosowanie rozwiązań technicznych pozwalających na oszczędność energii elektrycznej. Efektywność energetyczną najprościej jest zdefiniować jako wynik działania obiektu wytwarzającego produkty w postaci towarów, usług, energii (cieplnej lub elektrycznej itp.), trans portu (lub podobne) odniesiony do energii zużytej do tego działania. W niniejszym artykule jako obiekt wytwarzający rozpatrzony będzie elektryczny układ napędowy, a energią zużytą będzie energia elektryczna. [We wzorze] (1) podano, z jakimi wielkościami należy się liczyć, jeśli chodzi o zużycie energii elektrycznej głównie przez układy napędowe. Z tych danych wynika, że ok. 60% wytworzonej w Polsce energii elektrycznej stosowane jest w układach napędowych. W krajach bardziej rozwiniętych wielkość ta wynosi 70%.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Stosowanie przemienników częstotliwości w celu regulacji prędkości obrotowej pomp stało się obecnie niemal standardem w technice. Niestety nadal występują poważne błędy w doborze pomp do pracy w takim trybie. Z tego powodu celowe jest ponowne przypomnienie podstawowych zasad doboru pomp do pracy ze zmienną prędkością obrotową, pomimo tego, że literatura na ten temat jest już obszerna.
Przemienniki częstotliwości są elementem niezbędnym przy napędzie maszyny, która ma pracować z zgodnie z określonymi parametrami. Wybierając przemiennik, warto poznać ich rodzaje dostępne na rynku. W automatyce przemienniki częstotliwości potocznie nazywa się falownikami, dlatego w artykule będziemy posługiwać się tymi nazwami zamiennie.
W pracy dokonano analizy aktualnych możliwości oceny stanu układu napędowego z silnikami asynchronicznymi zasilanymi z przemienników częstotliwości. Zaproponowano wykonywanie oceny stanu napędu w kilku etapach: wstępna ocena stanu (ocena wartości współczynników diagnostycznych), analiza danych historycznych (ocena trendu zmian wartości współczynników w dłuższym okresie czasu) oraz ocena stanu pod kontrolą pracy przekształtników (ograniczenie wpływu sprzężeń zwrotnych na wartość współczynników diagnostycznych). Proponowane rozwiązania możliwe są na podstawie pomiaru wartości chwilowych prądów silnika oraz ich filtracji, polegającej na zastosowaniu specyficznych algorytmów pozwalających na wyodrębnienie składników charakterystycznych dla wybranych uszkodzeń.
EN
Analysis of actual state estimation possibilities for inverter-fed asynchronous motor drives is presented in the paper. Discussed state estimation is proposed in few stages: preliminary state estimation (diagnostic factors calculation values), historical data analysis (evaluation of diagnostic factors values historical trend in a certain amount of time), and the last stage – state estimation under frequency inverters control (limitation of influence of the inverter’s feedbacks control signals on the diagnostic factors). Proposed solutions are possible basing on transient motor currents values measuring, and filtering them by specific author’s algorithms calculation providing separation of components, that are specific for chosen motor damages.
Ocena stanu silników klatkowych zasilanych z przekształtników częstotliwości jest silnie związana z algorytmami sterowania przekształtnikami. Przy zasilaniu w sieci energetycznej lub z przekształtnika sterowanego metodą skalarną do diagnostyki używa się sygnału wartości chwilowej prądu stojana. W przypadku sterowania metodami wykorzystującymi sprzężenia zwrotne ocena składników występujących w przebiegu prądu jest utrudniona lub nieskuteczna. W artykule wykazano, że diagnostyka oparta na pomiarze mocy chwilowej umożliwia ocenę stanu układu napędowego niezależnie od sposobu sterowania przekształtnikiem. Rozważania teoretyczne potwierdzono badaniami laboratoryjnymi dla różnych algorytmów sterowania, w tym: sterowania skalarnego, metodach opartych na orientacji wektora pola (FOC) oraz bezpośredniego sterowania momentem (DTC).
EN
Frequency inverter fed squirrel-cage motors state estimation is strongly connected with inverter’s control algorithms. For motors supplied directly with power net or inverter-fed motors using scalar control method instantaneous stator current’s values can be used for diagnostics. Usage of inverter’s control methods providing control feedbacks, state estimation using only stator currents transient values seems to be either difficult, or even unsuccessful. The paper presents, that in that case, diagnostics based on transient motor power enables motor drive’s state estimation independently from inverter’s control method. Theoretical deliberations had been supported by laboratory tests for different control algorithms, including: scalar method, field-oriented control (FOC) and direct torque control (DTC).
W pracy dokonano analizy aktualnych możliwości oceny stanu układu napędowego z silnikami asynchronicznymi zasilanymi z przemienników częstotliwości. Zaproponowano wykonywanie oceny stanu napędu w kilku etapach: wstępna ocena stanu (ocena wartości współczynników diagnostycznych), analiza danych historycznych (ocena trendu zmian wartości współczynników w dłuższym okresie czasu) oraz ocena stanu pod kontrolą pracy przekształtników (ograniczenie wpływu sprzężeń zwrotnych na wartość współczynników diagnostycznych). Proponowane rozwiązania możliwe są na podstawie pomiaru wartości chwilowych prądów silnika oraz ich filtracji polegającej na zastosowaniu specyficznych algorytmów pozwalających na wyodrębnienie składników charakterystycznych dla wybranych uszkodzeń.
EN
Analysis of actual state estimation possibilities for inverter-fed asynchronous motor drives is presented in the paper. Discussed state estimation is proposed in few stages: preliminary state estimation (diagnostic factors calculation values), historical data analysis (evaluation of diagnostic factors values historical trend in a certain amount of time), and the last stage – state estimation under frequency inverters control (limitation of influence of the inverter’s feedbacks control signals on the diagnostic factors). Proposed solutions are possible basing on transient motor currents values measuring, and filtering them by specific author’s algorithms calculation providing separation of components, that are specific for chosen motor damages.
Nowoczesne systemy napędowe z przemiennikami częstotliwości mają szereg zalet. Wiele osób przekonało się do takich rozwiązań napędowych, które pozwalają zaoszczędzić nie tylko pieniądze, lecz także uzyskać oszczędności pośrednie, wynikające m.in. z mniejszego zużycia mechaniki, przekładni czy rzadszej wymiany łożysk, i w konsekwencji skrócić czas przestojów maszyn.
Stosowanie regulowanych układów napędowych w pompach sieciowych źródeł ciepła jest obecnie najczęstszym sposobem regulacji parametrów hydraulicznych. Jednak bez uporządkowania technologii pompowania oraz właściwego doboru parametrów pomp nie można mówić o regulacji efektywnej. W referacie przedstawiona została modernizacja układu wodnego ciepłowni o mocy 100 MWt, z wykorzystaniem układów napędowych, pracujących wg nowych algorytmów regulacji. Konieczność głębokiej regulacji powodowała nieuniknione spadki sprawności pomp, silników i napędów (przemienników częstotliwości). W zmodernizowanym układzie, po wcześniejszym dostosowaniu parametrów hydraulicznych pomp do potrzeb (charakterystyki oporu układu), z nowo dobranymi napędami, uzyskano znaczną poprawę sprawności pompowania. Artykuł przedstawia rzeczywiste efekty energetyczne uzyskane w wyniku prawidłowego zaprojektowania technologii i odpowiedniego doboru zespołów (pompa-silnik-przemiennik). Prezentuje rozwiązania z zakresu zasilania, sterowania i regulacji co skutkuje poprawą sprawności energetycznej układu technologicznego ciepłowni.
EN
Using of variable frequency drives is now the most common method for adjusting the hydraulic parameters. However, without the right order in the technology systems and proper parameters selection it is not possible to adjust with enough positive energetic effect. This paper presents the modification of hydraulic system of 100 MWt heating plant, with the frequency variable drives, working under new steering algorithm. The deep adjustment causes the lowering of pumps, drives and motors efficiency. In new, modernized system, after correcting the hydraulic parameters of pumps, with the new drives, the total pumping efficiency is growing. This paper presents the realistic energetic effects realized as an effect of the right technology projects with New drives. It presents the solutions in the field of the electrical power supply, adjustment and steering, causing the higher energetic efficiency of whole heating plant system.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Dwa zjawiska energetyczne ograniczają poprawną pracę układów napędowych pomp wirowych. Jedno dotyczy odkształconych przebiegów prądów i napięć. Drugie - wynika z nierównomiernej w czasie rzeczywistym prędkości obrotowej (będącej skutkiem zmian momentu napędowego silnika w funkcji czasu). Istotnie oddziaływają one na układ regulacji napędów do pomp wirowych. Czy zmiany konstrukcyjne i topologiczne silników i przekształtników mogą je ograniczyć?
W materiale omówiono budowę i wyposażenie typowych szaf sterowniczych, w których instalowane są między innymi falowniki. Istotną wadą przemienników częstotliwości jest niska maksymalna temperatura pracy oraz duża wrażliwość na działanie w podwyższonej temperaturze, objawiająca się krótszą ich żywotnością. W dalszej części autor przybliża dostępne sposoby chłodzenia szaf sterowniczych wraz z ich krótką charakterystyka techniczną.
EN
The material discussed in the construction and equipment of typical control cabinets, which are installed between the other inverters. A significant drawback of frequency converters is low maximum operating temperature and high sensitivity to the effects of elevated temperatures, reflected in shorter their life. Later in the author describes the available methods of cooling cabinets along with their brief technical characteristics.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono ocenę oddziaływania przemienników częstotliwości na jakość energii w sieci zasilającej. Oceny dokonano na podstawie pomiarów parametrów napięcia zasilającego, przeprowadzonych w rzeczywistej sieci o napięciu znamionowym 6 kV, do której zostały przyłączone napędy dużej mocy z przemiennikami częstotliwości. Wyznaczone parametry jakościowe porównano z obowiązującymi limitami. W artykule przedstawiono wybrane wyniki pomiarów oraz ich analizę i wnioski.
EN
In the paper the assessment of influence of frequency converters on power quality in the supplying network is presented. The assessment was made on the basis of voltage monitoring in real 6 kV network with high power frequency converter drives. Power quality indices determined from measurements were compared with their limits. Selected results of measurements as well as their analysis and conclusions are presented in the paper.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono ocenę oddziaływania układów napędowych z przemiennikami częstotliwości na jakość energii elektrycznej w sieci elektrycznego układu potrzeb własnych (EUPW) bloku energetycznego 50+. Oceny dokonano na podstawie badań symulacyjnych. Zaprezentowano sposób odwzorowania układu napędowego oraz założenia przyjęte od określenia mocy obciążenia jednej sekcji rozdzielni EUPW. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych oraz wartości wskaźników, na podstawie których dokonano oceny jakości energii w rozdzielni EUPW.
EN
The assessment of influence of frequency converter drives on power quality in ancillary services network (ASN) of power unit 50+ is presented in the paper. The assessment was made on the basis of simulation. The way of modeling of converter drives is shown and assumptions for determination of load connected to ASN is discussed. Simulation results are presented as well as power quality indices, on the basis of which the assessment of power quality in ASN was done.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Dwa zjawiska energetyczne ograniczają poprawną pracę układów napędowych pomp wirowych. Jedno dotyczy odkształconych przebiegów prądów i napięć. Drugie - wynika z nierównomiernej w czasie rzeczywistym prędkości obrotowej (będącej skutkiem zmian momentu napędowego silnika w funkcji czasu). Istotnie oddziaływają one na układ regulacji napędów do pomp wirowych. Czy zmiany konstrukcyjne i topologiczne silników i przekształtników mogą je ograniczyć?
Coraz częściej, zwłaszcza w przemyśle, spotyka się przemienniki częstotliwości, systemy UPS oraz inne urządzenia energoelektroniczne obejmujące również sprzęt medyczny. W przypadku uszkodzeń w układach z takimi urządzeniami mogą występować prądy różnicowe stałe oraz niewielkie przemienne tętnienia szczątkowe. Zastosowanie wyłączników różnicowoprądowych zapewni skuteczną ochronę personelu przed porażeniem prądem elektrycznym jak również zabezpiecza przed skutkami pojawienia się pełnego napięcia sieciowego na obudowach urządzeń energoelektronicznych w przypadku uszkodzenia przewodu ochronnego.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Rodzina przemienników częstotliwości Astraada Drive została rozbudowana o nową serię najmniejszych falowników, nazwaną GD10. W ramach serii GD10 dostępne są rozwiązania 1-fazowe o mocach 0,2~2,2 kW oraz 3-fazowe 0,75~2,2 kW.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przemienniki częstotliwości o właściwościach serwomechanizmu. Wraz z rozbudową platformy falowników 8400 o wersję TopLine firma Lenze, specjalizująca się w zakresie napędów i automatyzacji, stworzyła pomost do technologii serwo. Nowe urządzenia o dużej dokładności regulacji i wysokiej dynamice są przeznaczone do zastosowań, które dotychczas były zastrzeżone dla technologii serwo. W praktyce można do nich zaliczyć typowe zastosowania w zakresie pozycjonowania w mechanizmach podnoszenia, napędach wideł, w układarkach regałowych, prostych urządzeniach typu „pick and place” oraz w maszynach pakujących.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł prezentuje wyniki przeglądu górniczych zastosowań oraz wyniki badań symulacyjnych dotyczących zastosowania silników synchronicznych z magnesami trwałymi do napędu maszyn i urządzeń górniczych. Uzyskane wyniki badań porównano z wynikami jakie obecnie uzyskują układy napędowe maszyn i urządzeń górniczych przy stosowaniu silników asynchronicznych klatkowych zasilanych poprzez przemienniki częstotliwości. Obciążenia występujące w układach napędowych maszyn i urządzeń górniczych charakteryzuję się dużą dynamiką i zmiennością. Uzyskane parametry mechaniczne, elektryczne, ekonomiczne i przede wszystkim termiczne napędu przy zastosowaniu silnika synchronicznego z magnesami trwałymi w miejsce stosowanego obecnie powszechnie silnika asynchronicznego klatkowego zasilanego poprzez przemiennik częstotliwości przemawiają za rozpoczęciem stosowania tego typu silników w napędach maszyn i urządzeń górniczych.
EN
The paper presents the results of the review and results of the research the use of energy efficient synchronous motors with permanent-magnet in drives mining machinery. The results were compared with currently used to drives mining machinery asynchronous squirrel-cage motors supplied from frequency converters. The loads occurring in the mining machinery are characterized by high dynamics and variability. The achieved dynamic and economical parameters and, most importantly, thermal parameters of the drive equipped with the permanent-magnet synchronous motor supplied from frequency converters, instead of the commonly used asynchronous squirrel-cage motor, speak for the application of permanent-magnet synchronous motors In the drives of a mining machinery.
Wielosilnikowe napędy dużych mocy z silnikami indukcyjnymi zasilanymi napięciowymi przemiennikami częstotliwości często występują w konfiguracji typu master-slave (M-S). W publikacji autor omawia właściwości wykonanych w Polsce napędów M-S współpracujących zarówno ze sztywnym, jak i elastycznym wałem napędowym maszyny roboczej. Autor koncentruje się na zastosowaniach niskonapięciowych przemienników częstotliwości z modelem wektorowym silnika typu FOC (ang. field oriented control) do napędów maszyn o dużym obciążeniu silników w chwili rozruchu.
EN
Multi-motor drives with Variable Frequency Converters (VFC) have usually a Master-Slave (M-S) configuration. In this paper author presents the big power M-S drives made in Poland where VSC are supplied with low voltage power network and drives are loaded with inflexible and flexible transmission shaft. Mainly Field Oriented Control (FOC) VFC are described to start the heavy loaded multi-motors drives.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Precyzyjne pozycjonowanie niezmiennie stanowi domenę serwotechnologii. Dzięki odpowiednio wydajnym przemiennikom częstotliwości można rozwiązywać w sposób ekonomiczny wiele zadań nawet w obszarze zaawansowanej budowy maszyn pakujących. Już dawniej istniała możliwość wywoływania poszczególnych bloków pozycjonowania przez zewnętrzny układ sterowania, natomiast dzisiaj można realizować nawet proste przebiegi procesów przez sprzężenie wielu procesów pozycjonowania.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.