Frekvenciaváltók, lágyindítók és a hozzájuk tartozó szakértelem.

Jó az ár, jó a termék. Megéri!
vezérlő szekrény


A frekvenciaváltók legfőbb felhasználási területe a villanymotorok lágyindítása és a fordulatszámuk szabályzása

A villanymotorok direkt indításánál számolnunk kell azzal a problémával, hogy az indítási áram hosszabb-rövidebb ideig a névleges áram 5-10-szerese is lehet. Ez pár 100 Wattos motoroknál nem nagy gond, de ettől nagyobbaknál már alaposan túl kellene méretezni a betápláló hálózatot.
Ezt többféle módon is ki lehet kerülni.

Csillag-delta indítás


A csillag-delta indítás elsősorban terheletlen motorok indítására való, mivel csillag kapcsolásban elég kicsi a motor nyomatéka a névlegeshez képest. Átkapcsoláskor itt is számolni kell 3-5 szörös áram ugrással. A nagy teljesítményű csillag-delta indítók sem olcsók, és jelentős kábelezési többlet költséggel jár. Nem csak 3 erősáramú kábel eret kell elvezetni az indítási pontig, hanem 6-ot. Duplázódik a kábel hossza is emiatt, ezért lehet, hogy a feszültségesés miatt keresztmetszetet is kell növelni. Előnye, hogy egyszerű, nehezebben hibásodik meg.

Motorindítás lágyindító használatával

A három fázisú villanymotorok lágyindítója a motor áram nyitási szögét növeli 0-tól 180 fokig, azaz a teljes nyitásig. A nyitási idő alatt fokozatosan adjuk rá az elektromos teljesítményt a motorra, Ezzel egy lágy indulast tudunk elérni, miáltal az indulasi áram is lecsökken a motor névleges áramának 2,5-5szörösére. Igen, ezt a csillag -delta is tudja, de a lágyindítóval a teljes mechanikai terhelésű motort is el tudjuk indítani. Mivel itt is indítási túláramok vannak, a motort itt is megviseli az indítási folyamat, melegedni fog. Emiatt az indítási gyakoriság nem lehet túl nagy. 100 kW körüli motoroknál óránként 1-2 indítás engedhető meg üzemszerűen. A lágyindítók általában tudják produkálni a lágy leállítást is. Ez a motor által hajtott terhelést kíméli. Üzem közben ellátják még a motor védelmi funkcióit, de ekkor semmiféle más szabályzási lehetőség nincs bennük. Ezt kihasználva sok tipus képes vezérelni olyan mágneskapcsolót, amely áthidalja a lágyindítót, azaz a betápot direktben adja rá a már forgó motorra. Ennek előnye az online lágyindítókkal szemben, hogy nincs hőtermelés az erősáramú félvezetőkbem. Nem kell akkora hőelvezetésről gondoskodni, és az elektronikus lágyindító méreteit lehet csökkenteni.

Lágyindítás frekvenciaváltó segítségével

Frekvenciaváltót eléggé luxus lenne lágyindítási, lágy leállási feladatokra használni, néha azonban szükség lehet rá.
Frekvenciaváltóval három fázisú aszinkron motorokat a névleges áramuk alatti indító árammal el lehet indítani. Mivel nincs jelentős hő keletkezés, annyiszor , ahányszor csak akarjuk. Nincs korlátozás. Ez például daruknál nagy előny. Állítható az indítás felfutási ideje , a karakterisztikája és szinte minden, amit csak állítani szeretnénk. Hogy miért nem csak ezt a módot használjuk , ha már ennyi kiváló tuljdonsága van? Mint mindennek, ennek is ára van. A frekvenciaváltó drága készülék. Bonyolult, nagyon sok alkatrészből áll, ezért a meghibásodási esélyei nagyobbak, mint az eddigiek.Igaz, hogy a mai készülékek már igen nagy megbízhatóságúak. A névleges teljesítmény pár százalékának megfelelő hőt is termel, amit el kell vezetni. Vagy szellőzést kell biztosítani, ami a védettségét már befolyásolhatja, vagy légkondícionálást kell alkalamazni. Mindez többlet költség a telepítéskor is és az üzemeltetés folyamán is. Ahol nem feltétlenül muszály, ott nem is használják motorindítás vagy lágyleállás cáljára.

Frekvenciaváltók villanymotorok fordulatszám szabályzására

Ha a fenti módszerek valamelyikével elindítunk egy villanymotort, üzem közben a névleges fordulatszámával fog forogni. A hajtott szerkezeteknél azonban jó volna ezt a fordulatszámot időnként változtatni. Ilyenek lehetnek pl. daruknál mindhárom irányú mozgás szabályzása, futószalagok, szivattyúk, ventillátorok, fúró- maró gépek és egyéb megmunkáló gépek, és újabban járművek is. A frekvenciaváltó ezt a szabályzási lehetőséget nyújtja. Előtte is volt megoldás, voltak mechanikus variátorok, de ezek nehézkesebben használhatók, koptak, meghibásodtak, más szóval sok baj volt velük. A frekvenciaváltó azonban nem tudja őket mindenhol helyettesíteni. A fordulatszám csökkentésével ugyanis nem nő a motor nyomatéka, míg a variátor nyomatéka nő. A frekvenciaváltók egy része a szabályozott fordulatszám tartományban állandó nyomatékot biztosít a motornak, ami nem lehet nagyobb, mint a motor névleges nyomatéka. Szivattyú és ventillátor hajtásoknál azonban erre sincs szükség, mivel ezeknél a szerkezeteknél a nyomaték igény 20-25 Hz-ig közel nulla, utána négyzetesen nő. Ezeknél kisebb tudású frekvenciaváltó végfokozatokat lehet használni, amely olcsobbá teszi magát a frekvenciaváltót is. Ezt nevezzük változó nyomatékú hajtásnak. Az Lionelectric Kft. által forgalmazott frekvenciaváltók átkapcsolhatók állandó vagy változó nyomatékra a paraméterek átállításával. Ezzel változó nyomatékon ugyanaz a frekvenciaváltó eggyel nagyobb teljesítményű motor hajtására képes, így az olcsóbb lesz.

Motor indítás sorbakötött fojtóval

fojtóval indított motor képe

A feszültség és az indítási áram csökkentése

A sorba kapcsolt folytók (1.kép) vagy ellenállások (2. kép) csökkentik a motorra jutó feszültséget és annak indulási áramát. Az indítási nyomaték is csökken, mégpedig ar indítási árammal négyzetesen. Indítás folytókkal Nyugalmi állapotban a motor impedancia kicsi. A tápfeszültség nagyrésze a sorba kötött folytókon esik. A motor indítási nyomatéka emiatt erősen lecsökken. A fordulatszám növekedésével a motorra jutó feszültség nő, mivel csökken a motor áramfelvétele, így a vektoriális feszültség eloszlás a motor és a sorbakötött folytó között is változik. Így a motor nyomatéka is nő.
fojtóval indított motor kapcsolási rajza
A motor felfutása után a folytók idő késleltetés után rövidre záródnak a KM1 mágneskapcsoló által, míg a KM2 lebont.

Motor indítás soros ellenállással

Az alap áramkör alapjában azonos az előzővel, azzal a külömbséggel, hogy a folytókat ellenállások helyettesítik.
Soros ellenállással indított motor kapcsolási rajza 2-es ábra. Motorindítás sorba kötött ellenállásokkal. Ezzel az indítási móddal a motor áram kevésbé csökken, míg az indítási nyomaték a feszültség négyzetével arányos. A motor feszültsége másképp alakul, mint a folytós indítás során, Lassban fog növekedni a fordulatszám növekedésével. Sokkal előnyösebb, ha a soros indító ellenállásokat az indítási folyamat során lépésekben csökkentjük. Így csökken az ellenállásokon eső feszültség, míg a motorra jutó feszültség nő. Ez bonyolultabbá, ennélfogva lényegesen nagyobb méretűvé teszi a kiépítést. Egy egyszerűbb megoldás egy zárt elektrolitos ellenállás negatív hőmérsékleti tényezővel. Az ohmos ellenállása automatikusan csökken az indítás során, mivel az indítási áram melegíti.

Daru hajtáshoz alkalmas motor választás

híd daru képe

A ciklikus kitöltési tényező származtatása a különféle daru működtetési ciklusokból S3- Közbenső üzemi periódus


daru motor ciklus idő diagramm
N = A motor működésének időtartama névleges üzemi kürülmények mellett
R = A motor nyugalmi állapotának időtartama
OMax = A maximálisan elért hőmérséklet az üzemi ciklus során
Ciklikus kitöltési tényező számítása:
daru működési ciklus képlete

S5 – Közbenső periodikus működtetés indítással és fékezéssel


daru működési ciklus diagramm indítással


Folytatjuk...!!!


Indukciós motor indítás és veszteség számítása

villanymotor képe

Motorindítás fő problémái

Indukciós motor indításának főbb területei:
1. A nagy indítási áram kezelése
2. Nagy indítási nyomaték elérése
Ahogy ismerjük, a rotor ellenállás meghatározza az indítási nyomatékot. Rendszerint ez a rotor ellenállás kicsi, ami kis indítási nyomatékot, de nagy futási stabilitást eredményez. Ez alapján a rövidrezárt kalickás motor csak kis indítási terheléssel tud indulni.. Ha a rotor ellenálllást valamilyen módon megnöveljük, a maximális nyomatékon létrejövő sebesség és szlip eltolódik. Ebből a célból külső ellenállást alkalmaztak a rotor áramkörben, amely a csúszó gyűrűs tekercselt forgórészű motorokban volt megvalósítva. Amikor energiát adunk egy álló rotorra, megnövelt áram fog rajta folyni. Ezt hasonlíthatjuk egy transzformátorhoz, ahol a primér tekercs a sztator, a szekunder tekercs a rotor, és a rotor kivezetések rövidre vannak zárva. Ez a forgórészen nagy áramokat hoz létre. Ha a nagy áram csökkentése céljából csökkentjük az indító feszültséget, ez az indításoi nyomatékot is csökkenti.

A motorindítás módjai:

A következő indítási módok voltak használatosak:
1. Direkt indítás (DOL)
2. Autótranszformátoros indítás.
3. Csillag-delta indítás

Veszteségek számítása

Indukciós motorknál a következő veszteségek keletkeznek

:
1. Vas veszteség az álló és forgó részekben.
2. Réz veszteség az álló és forgó részekben
3. Forgási súrlódási veszteség.
A vasveszteség a szórt és a fő fluxusból származik.Ha a feszültség állandó, a vas veszteség is állandó.Az állórész ellenállását egyenárammal is ki lehet mérni. A hiszterézis és örvényáramú veszteséget növelik a veszteéget a vezetőkben, mivel mövelik azok hőmérsékletét, így az eredő ellenállás 1,2-szerese lesz a DC-vel mért ellenállásnak Hatékonység = Forgórész kimenet / álló rész bemenet. Kimenet= Bemenet - veszteség.

Számítási példa:

Nézzünk egy 440V-os 50 Hz-es 6 pólusú indukciós motort. A motor kiad 50 kW-t 960-as fordulattal egy bizonyos terheléssel. Tegyük fel , az állórész veszteség 1 kW, és a forgási súrlódási veszteség 1,5 kW. A következő függvények meghatározzák a százalékos szlipet, a forgórész réz veszteséget, a forgórész kimenő teljesítményt és a motor hatásfokát.

Százalékos szlip:

A motor szinkron sebessége: = (50 ×120) / 6 = 6000 / 6 = 1000 rpm Szlip = (Szinkron sebesség – Valós sebesség) = 1000 – 960 = 40 rpm Százalékos szlip = [(40 / 1000) × 100] = 4% = 0.04 Forgórész réz vesztesége:
Forgórész bemenet = 50 1 = 49 kW
Forgórés réz veszteség = Forgórész bemenet × Szlip = 49 × 0.04 = 1.96 kW
Forgórész kimenet:
Forgórész kimenet = Forgórész bemenet – Forgórész réz veszteség – Forgási súrlódási veszteség
= 49 – 1.96 + 1.5
= 49 – 3.46
= 45.54 kW

Motor hatásfok


Motor hatásfok = Forgórész kimenet/ motor bemenet= 45.54 / 50 = 0.9108
= 91.08%