Zabraňte Zahřívání Motoru Od Začátku

Cca. 90% všech ztrát způsobených převodníkem se vyskytuje v rotoru a může způsobit škodlivé zahřívání motoru, “vysvětluje Torsten Blankenburg, technický ředitel společnosti Sieb & Meyer AG. „Kromě toho nízký objem rotoru vysokorychlostního motoru specifický pro daný typ způsobuje další problémy s teplotou.“

Problém byl rozpoznán, problém odstraněn

Řídicí postupy frekvenčních měničů SD2x od Sieb & Meyer vedou k nízkému podílu harmonických kmitočtů v proudu motoru. Ztráty jsou až o 90% nižší než u konkurenčních produktů; zahřívání motoru je odpovídajícím způsobem sníženo. Další výhodou nižších teplot motoru je delší životnost kuličkových ložisek a pozitivní vliv na kvalitu obrábění.

Obrázková galerie

Zlepšit kvalitu motorových proudů

Jaké jsou však přesně pozadí a jak lze zlepšit kvalitu motorových proudů? „Musíte vědět, že všechny proudy, které se odchylují od ideální sinusové formy, způsobují ztráty v motoru,“říká Blankenburg. „Tato proudová složka motoru je generována převodníkem a prezentuje se jako tzv. Zvlněný proud, který překrývá sinusový proud motoru.“Nastavený zvlněný proud závisí na spínací frekvenci, stejnosměrném napětí měniče a - velmi zásadně - na tom Indukčnost motoru.

Malé induktory vedou k velkým zvlněným proudům, což je velmi nepříznivé, zejména v případě vysokorychlostních synchronních motorů, protože tyto mají z fyzikálních důvodů velmi malé induktory. Výsledné zahřívání rotoru může mít extrémní účinky na stabilitu rotoru, permanentní magnety a ložiska. Problémy nastávají především při vysokých jmenovitých otáčkách motoru.

měnič kmitočtu

Vyhněte se harmonickým - kde je sinusový tvar, prosím?

Co přináší použití LC filtrů

Aby se tomu zabránilo, standardní filtry s dvouúrovňovou pulzní šířkovou modulací (PWM) a nízkou spínací frekvencí často používají filtry LC. Tato řešení, která jsou jednotlivě složena z pasivních elektronických součástek, umožňují buď zneškodnit pouze spínací hrany pulzního vzoru vydávaného převodníkem (du / dt filtr), nebo dokonce dosáhnout přibližně sinusových napětí a proudů motoru. Pokud však používáte filtry LC, musíte očekávat dodatečné náklady, další prostor a hmotnost, jakož i ztráty účinnosti. Je také důležité navrhnout LC filtry předem pro příslušnou aplikaci - to vyžaduje čas a flexibilitu.

Knižní tip

Kniha cvičení pohonů obsahuje přehled pohonů používaných s pevnou nebo proměnnou rychlostí, které pracují energeticky úsporným a síťovým způsobem. Vysvětluje to, jak komponenty fungují a jak spolu pracují v pohonovém systému, až po síťování v podnikových a globálních sítích.

Zvyšují se tříúrovňové technologie a spínací frekvence

Dalším řešením je zvýšení spínací frekvence pro PWM. Pokud se zdvojnásobí, zvlněný proud se obvykle sníží na polovinu. Technicky a ekonomicky to však má své limity:

• Zaprvé, rychle spínané výkonové tranzistory ve vyšším rozsahu napětí jsou dražší.
• Ztráty spínání ve výstupní fázi se však také extrémně zvyšují, což má velmi nepříznivý vliv na účinnost a tím i na chladicí úsilí.
• Kromě toho ne všechny motory reagují pozitivně na zvýšení spínací frekvence. Díky konstrukci se může stát, že zvýšení spínací frekvence přináší jen velmi malé zlepšení ztrát motoru. To je zejména případ synchronních motorů, ve kterých nedochází k segmentaci permanentních magnetů.

definice

Co je to brzdný odpor?

Tříúrovňová technologie snižuje ztráty o 75%

Alternativně je možné použít tříúrovňovou technologii, na které je založen například frekvenční měnič SD2M. Díky použité technologii jsou výkonové polovodiče ve výstupních stupních vystaveny pouze polovině napětí, ke kterému dochází u dvouúrovňové technologie. Je proto možné pracovat s výkonovými polovodiči, které jsou navrženy pro mnohem nižší napětí, a proto (díky technologii) přepínají ještě rychleji. Výsledek: Ve výstupní fázi dochází k menším spínacím ztrátám a spínací frekvence může být výrazně zvýšena.

Současně je motor zatížen pouze 50% skoků napětí ve srovnání s dvoustupňovou technologií. Samotné použití tříúrovňové technologie může snížit ztráty v rotoru přibližně o 75%. Pokud nyní používáte tříúrovňovou technologii a zvýšení spínací frekvence, lze ztráty v rotoru snížit až o 90%. LC filtry pak mohou být často zcela vynechány.

měnič kmitočtu

Pět nejčastějších chyb při navrhování pohonů

Nová generace zařízení v předstihu

Zatím dobrý, ale ještě lepší: Sieb & Meyer nedávno představil novou vývojovou platformu SD4x, na jejímž základě bude společnost nyní vyvíjet řadu zařízení zaměřených na budoucnost. Zařízení podporují nová rozhraní a nabízejí řadu dalších funkcí. Uživatelé budou těžit z vyšších rychlostí a výrazně zlepšeného výkonu. Díky integrovanému polohovému ovladači mohou nyní zařízení SD4x provádět také nezávislé, vysoce přesné polohování; Regulátory rychlosti a proudu zůstávají ve srovnání s řadami SD2x konstantní.

Mechatronická pohonná technologie

Optimální konstrukce efektivního pohonného systému

„Naším cílem u těchto zařízení je dynamicky řídit vysokorychlostní motory a s ještě menším rozptylem výkonu, “říká Blankenburg. „Proto nyní podporujeme také spínací frekvence PWM 24 a 32 kHz.“Pro ještě jemnější modulaci sinusového signálu je nyní integrována regulace komutačního úhlu pro 32, 48 a 64 kHz. Výsledkem je téměř optimální sinus, téměř neexistují žádné harmonické proudy. Ztráta energie způsobená PWM může být snížena na zlomek.

„ Optimalizovaný výkon, vyšší rychlosti a nízké zahřívání motoru bez sinusového filtru - to jsou hlavní výhody produktové řady SD4x,“shrnuje Blankenburg. „Vylepšení umožní zlepšit kvalitu výroby ve stávajících aplikacích a také otevřít zcela nové oblasti aplikace.“

Doplňující informace o SD2M: Střídače s tříúrovňovým PWM

Frekvenční měnič SD2M s tříúrovňovou technologií dokázal za několik let od svého založení napsat velký úspěch: Sieb & Meyer například získal řadu nových zákazníků pro sériový obchod v oblasti vysokorychlostních turbín - turboventilátory, turbokompresory a turbogenerátory. Frekvenční měnič SD2M je stále první volbou pro aplikace ve obráběcích strojích nebo zkušebních stolicích, kde přesvědčí s maximálním výkonem při malém půdorysu, nízkými náklady na systém a vysokou účinností. Inovativní tříúrovňová technologie měniče kmitočtu SD2M je navržena pro výstupní výkony až 432 kVA a frekvence rotačního pole až 2 000 Hz.

Jako základ pro vývoj specifický pro zákazníka Sieb & Meyer nedávno rozšířil SD2M z hlediska výkonu. Nyní je možné realizovat individuální zákaznická řešení s proudem motoru až 650 A - volitelně na základě chlazení vzduchem nebo kapalinou.