Wszechstronny falownik dźwigowy Fuji Electric

Produkty
Wszechstronny falownik dźwigowy
Fuji Electric
W ostatnich latach można zauważyć zwiększanie się liczby nowo instalowanych dźwigów z wciągarkami bezprzekładniowymi. Wciągarki tego typu wykorzystują silniki synchroniczne z magnesami trwałymi (PMSM - ang. Permanent Magnet Synchronous Motors).
S
tosowanie wciągarek bezprzekładniowych jest spowodowane zmniejszeniem
powierzchni przewidzianej dla maszynowni
lub całkowitego braku maszynowni, oszczędnością energii i zmniejszeniem nakładów
na konserwację. Jednakże w wielu modernizowanych dźwigach nie ma konieczności
wymiany w pełni sprawnej wciągarki reduktorowej. Z tego powodu firma Fuji Electric w
falowniku dźwigowym FRENIC Lift zaimplementowała 3 rodzaje sterowań (patrz tabela 1).
nosi 500Hz (-3dB). Jest to wartość pięć razy
lepsza niż w falowniku poprzedniej generacji
FRENIC 5000G11UD oraz ponad 8 razy lepsza
niż w serii dźwigowej FRENIC 5000G11-LE2.
Duża szybkość pętli prądowej oraz poprawne wyliczanie poprawek skutkuje zmniejszeniem wibracji odczuwanych w kabinie.
Użytkownicy wciągarek bezprzekładniowych
z silnikami synchronicznymi z pewnością zauważają nieproporcjonalnie duży prąd znamionowy w porównaniu z mocą mechanicz-
Typ silnika
Typ sterowania
silnik synchroniczny
(z magnesami trwałymi)
sterowanie wektorowe w zamkniętej pętli
(z enkoderem)
silnik asynchroniczny
(klatkowy lub pierścieniowy
ze zwartymi pierścieniami)
sterowanie wektorowe w zamkniętej pętli
(z enkoderem)
silnik asynchroniczny
(klatkowy lub pierścieniowy
ze zwartymi pierścieniami)
sterowanie wektorem momentu
(bez enkodera)
Wszystkie typy sterowania dostępne są z poziomu tego samego falownika, bez konieczności zmiany oprogramowania sterującego
czy stosowania specjalnej wersji dla każdego
typu sterowania. Takie podejście ułatwia producentom sterowań zakup falownika i produkcję szaf sterowych.
Napęd silników synchronicznych
Wciągarki z silnikami synchronicznymi z magnesami trwałymi nie mają przekładni redukującej obroty oraz osiągają bardzo duży
moment obrotowy. Z tego powodu niedoskonałości sterowania przekładają się na
zwiększenie poziomu wibracji odczuwanych
w kabinie. Z tego powodu falowniki FRENIC
Lift wykorzystują szybki procesor RISC (ang.
Reduced Instruction Set Computer). Pozwala
on na wydajną obsługę funkcji sterujących
oraz estymację parametrów pracy silnika, np.
pasmo przenoszenia regulatora prądu wy-
16
magazyn DŹWIG 02/09
ną silnika. Z pewnością budzi to podejrzenia
małej sprawności silnika, co nie jest prawdą.
Niestety, podawana przez producentów
wartość napięcia znamionowego oscyluje
w okolicach 400V, co bardzo często nie ma
związku z rzeczywistością.
Napięcie znamionowe silnika synchronicznego zależy od prędkości. Z tego powodu prądy znamionowe nie są standaryzowane i często znacznie różnią się dla tych samych mocy
mechanicznych. By ułatwić dobór falownika,
firma Fuji zwiększyła przeciążalność serii Lift
do 200% prądu znamionowego w czasie 10
sekund. Pozwala to na wydajne zasilanie silników o niskim napięciu bez konieczności
zwiększania mocy falownika.
Wciągarki z silnikami
indukcyjnymi i enkoderem
Falownik dźwigowy FRENIC Lift jest standardowo wyposażony w wejście enkodera inkre-
mentalnego. Pozwala to na łatwe i tanie użycie
sprzężenia prędkościowego, gdyż większość
nowo sprzedawanych wciągarek reduktorowych ma enkoder na wale silnika. W przypadkach gdy użyto enkodera z wyjściem komplementarnym (push-pull) bądź z otwartym
kolektorem (open-collector), do pracy sterowania wektorowego ze sprzężeniem prędkościowym nie są potrzebne żadne dodatkowe
karty rozszerzające możliwości falownika.
Przekładnie wciągarek reduktorowych różnią
się sprawnością. Z tego powodu firma Fuji
Electric zaimplementowała szereg udogodnień – funkcję łagodnego startu (dla układów
o dużym tarciu statycznym) czy automatyczną zmianę parametrów regulatora prędkości
zależnie od prędkości obrotowej. Funkcje te
pozwalają doświadczonym użytkownikom
na dostosowanie dynamik napędu zarówno
do przekładni ślimakowych, jak i przekładni
planetarnych o dużej sprawności.
Sterowanie wektorowe
bez enkodera
Podczas modernizacji dźwigów często pozostaje sprawna wciągarka z silnikiem 2-biegowym. Niestety, montaż enkodera nie zawsze
jest możliwy z powodu specyficznej konstrukcji zespołu napędowego. Falownik FRENIC Lift
może być również stosowany w takich układach. Po przestawieniu tylko jednego parametru falownik przechodzi w tryb wektorowy bez
sprzężenia prędkościowego. Prędkość obrotowa wirnika jest estymowana na podstawie mierzalnych parametrów elektrycznych oraz skomplikowanego modelu matematycznego silnika
(estymacja niemierzalnych wielkości po stronie
wirnika klatkowego). Zastosowana w falowniku
Lift metoda estymacji oraz duża szybkość obliczeń pozwala na płynny start i dużą dokładność
regulatora prędkości, co pozytywnie odbija się
na dokładność dojazdu do przystanku oraz
minimalizację wibracji przy starcie i zmianach
prędkości. Trybu tego można używać również
w przypadku uszkodzenia istniejącego enkodera bądź gdy enkoder nie został podłączony
(np. na początku prac montażowych).
Różnorodność wejść
enkoderowych
Falownik dźwigowy FRENIC Lift jest standardowo wyposażony w wejście czujnika prędkości obrotowej (enkodera inkrementalnego
z wyjściem push-pull o napięciu zasilania 12
lub 15V DC). Enkodery tego typu są najczęściej stosowane dla wciągarek z silnikami
indukcyjnymi. Obsługa enkoderów nie ogranicza się jednak do jednego typu – dostępne
są również opcjonalne karty dla enkoderów
5V typu nadajnik linii (line driver) oraz dla
coraz bardziej popularnych napędów bezprzekładniowych, gdzie stosuje się enkodery
absolutne. Pełne zastawienie obsługiwanych
enkoderów zamieszczono w tabeli 2.
Opcjonalne karty montuje się w prosty sposób
we wnętrzu falownika. Do ich montażu nie są
Typ
silnika
synchroniczny
z magnesami
trwałymi
Tomasz Śliwakowski
inżynier aplikacyjny – napęd elektryczny
Typ enkodera
Napięcie
zasilania
indukcyjny
potrzebne żadne narzędzia, a włączenie funkcji karty następuje po zmianie tylko jednego
parametru przez panel operatorski falownika.
Podsumowując, falowniki dźwigowe FRENIC
Lift firmy Fuji Electric nadają się do szerokiego spektrum zastosowań. Przemyślana konstrukcja „wszystko w jednym” ułatwia zakup,
montaż i uruchomienie. Uruchomienie napędu ułatwia również trafność nastaw parametrów fabrycznych falownika, w którym
istnieją dwa zestawy parametrów fabrycznych – dla silników asynchronicznych i synchronicznych. Skraca to czas konfiguracji do
minimum i eliminuje potencjalne kłopoty z
regulacją napędu.
Typ
wyjścia
Pozycja
absolutna wirnika
Nazwa
karty
dodatkowej
12 lub
15V
komplementarne
(push-pull)
brak
(niepotrzebna)
brak
(wbudowana)
12 lub
15V
otwarty kolektor
(open collector)
brak
(niepotrzebna)
brak
(wbudowana)
nadajnik linii RS422
(line driver)
brak
(niepotrzebna)
OPC-LM1-IL
5V
12 lub
15V
komplementarne
(push-pull)
kanał Z
brak
(wbudowana)
12 lub
15V
otwarty kolektor
(open collector)
kanał Z
brak
(wbudowana)
5V
nadajnik linii RS422
(line driver)
kanał Z
OPC-LM1-IL
5V
nadajnik linii RS422
(line driver)
kod Gray’a
(4 bity)
OPC-LM1-PP
5V
nadajnik linii RS422
(line driver)
U, V, W
OPC-LM1-PP
5V
różnicowe
sygnały
sinusoidalne 1VPP
EnDat2.1 (Heidenhain ECN413,
ECN1313,
ECN113)
OPC-LM1-PS1
5V
różnicowe
sygnały
sinusoidalne 1VPP
SIN/COS
(Heidenhain
ERN487, ECN1387;
Lika CB59)
OPC-LM1-PR