Przemienniki częstotliwości od strony praktycznej

Kolejna historia o module bezpieczeństwa z rodziny XPS. Tym razem XPS-AF - jest on prostszy od opisanego wcześniej ATE. Dokumentacja jest dostępna pod linkiem http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/00bd/0900766b800bd1a6.pdf . Także w tym urządzemiu wyjścia są zdwojone dla zapewnienia niezawodnego wyłączenia. Oczywiście oba wewnętrzne przekaźniki wyjściowe powinny pracować równocześnie - jest to istotą redundancji.

Ostatnio dostałem zgłoszenie, że maszyna (dość prosta obrabiarka CNC) nie daje się załączyć. Gdy przybyłem na miejsce, problem był już zlokalizowany: z przekaźnika Schneider XPS ATE 5110 wydobywał się dym o nieprzyjemnym zapachu. Maszyna niezbyt stara, ale już po gwarancji. Po zdjęciu przekaźnika z szyny montażowej okazało się, że plastik obudowy zdążył się stopić. Nie pozostało nic innego, jak zamówić nowy przekaźnik.

Jak wiadomo, mechaniczna prostota budowy klatkowego silnika indukcyjnego okupiona jest jego licznymi ograniczeniami. Jedną ze słabych stron tej niezwykle popularnej maszyny jest charakterystyka momentu obrotowego w funkcji prędkości. Jedynym bezpiecznym stanem pracy takiego silnika jest bieg z prędkością bliską synchronicznej. Nadmiernie obciążony silnik po prostu zatrzyma się i uszkodzi, o ile nie zdąży zadziałać zabezpieczenie. W sytuacjach, gdzie poślizg jest pożądany, np. naciąganie czy nawijanie lin, folii i podobnych materiałów, niezbędny jest inny typ silnika, a w prostszych zastosowaniach - cierne sprzęgło przeciążeniowe.

Falowniki są przydatne w wielu różnorodnych zastosowaniach. Ale czasami są prawie niezastąpione. Tak jest, gdy potrzebujemy uzyskać obroty silnika powyżej 3000/min. Jest to niezbędne m. in. w maszynach do obróbki drewna - wysoka prędkość freza czy piłki zapewnia równe cięcie, bez zadziorów i pęknięć. Przekładnia pasowa zwiększająca obroty narzędzia stwarza specyficzne problemy - drgania wynikające z dużych momentów bezwładności wirujących części oraz niesymetryczne obciążenie łożysk przez napięte paski. Potrzebny jest prąd o wyższej niż 50Hz częstotliwości do bezpośredniego zasilenia specjalnego silnika. Odpowiedzią techniki na to zapotrzebowanie były w zamierzchłych czasach przetwornice dwumaszynowe (inaczej - elektromaszynowe), które potrafiły zwielokrotnić częstotliwość sieci.

Falownik ELVOVERT VS znalazł zastosowanie w wysokoobrotowej frezarce produkcji czechosłowackiej. Zasila on wrzeciono o mocy 2,2kW napięciem o częstotliwości 300Hz. W szafie wyróżniał się kolorem wśród siermiężnego osprzętu elektrycznego z czasów RWPG. Z pewnością w tamtych czasach był technologicznym "rodzynkiem", a na jego zakup za drogocenne dewizy musiały wydać zgodę najwyższe władze partyjne i państwowe CSRS. Nawet z "kapitalistycznej" perspektywy falowniki nie były wtedy tanie, ale za to solidnie wykonane miały pracować wiele lat, bo nie było jeszcze znane pojęcie "celowego postarzania produktu".

Jakieś 5 lat temu zainstalowałem w maszynie sitodrukowej falownik Lenze typu TML 0,55kW. Jest to bliźniak SMD, z zewnątrz prawie identyczny, lecz wyposażony w tryb wektorowy, ale za to bez funkcji regulacji PID. TML ma też zaciski B- i B+, choć ich przeznaczenie nie jest opisane w instrukcji. Falownik pracował 5 lat bardzo intensywnie, bo tak chyba należy określić cykl 1,5 sekundy pracy/1,5 sekundy przerwy z obciążeniem mechanicznym o dosyć dużej bezwładności, w tym hamowanie dynamiczne (podnoszenie i opuszczanie ramy o wymiarach 1,5x2m). Ostatnio doszło do uszkodzenia: zaraz po podaniu zasilania falownik wyświetlał CL - ograniczenie prądu - nawet po odłączeniu silnika. Część parametrów samoistnie przyjęła wartości domyślne. Naturalnym odruchem jest załadowanie parametrów fabrycznych Lenze (C02=1), co jednak nie zmienia sytuacji - po podaniu zasilania falownik zgłasza CL. Stąd wniosek o zwarciu wewnętrznym w falowniku, choć nie było ono mierzalne na zaciskach wyjściowych...

Ostatnio programowałem iS7 napędzający coś w rodzaju magla. Sygnał startu z listwy zaciskowej (zacisk standardowo P1), więc DRV06=1. Prędkość zadawana wirtualnym motopotencjometrem, zatem wejście P2 to Up (IN66=17), a P3 - Down (IN67=18). Motopotencjometr w logice LS nie jest szczególnym źródłem zadawania prędkości, jak wejście napięciowe czy komunikacja cyfrowa - aby sterować motopotencjometrem należy ustawić zadajnik częstotliwości na Keypad1 (albo Keypad2), tzn. DRV07=0. W momencie naciśnięcia wyłącznika BHP oczywiście należy walce jak najszybciej zatrzymać, a więc tryb stopu ustawiłem na hamowanie dynamiczne na granicy możliwości ładowania kondensatora, czyli ADV08=4 (oprócz tego rozłącza się stycznik na zasilaniu falownika). Czasy ACC i DEC ustawione na 10 sekund (DRV03, DRV04)...

Konserwuję maszyny wyposażone w dmuchawy - wentylatory bocznokanałowe z nietypowymi silnikami 3x250V 4,2kW 11,2A 310Hz - taki silnik oczywiście musi być zasilany przez dedykowaną przetwornicę, która po kilku latach pracy lubi się zepsuć. Jest to urządzenie dostępne tylko w sieci niemieckiego dystrybutora i kosztuje sobie coś około 2500euro+VAT. Nieoryginalnym, lecz z przyczyn ekonomicznych narzucającym się rozwiązaniem, jest zastosowanie falownika, zwłaszcza, że otrzymałem informację, iż ktoś w Polsce dokonał tego z pozytywnym skutkiem. Ze względu na odpowiednie parametry, zbliżone gabaryty oraz bliskość i dobre kontakty z dostawcą wybieram LG LS IG5A 5,5kW. Ma on prąd wyjściowy 12,5A, a więc powinno wystarczyć do tego konkretnego zastosowania, gdzie napięcie wyjściowe należy zaniżyć, kosztem zwiększenia natężenia prądu......

Za siódmą górą..., nie, inaczej:

Dawno, dawno temu, gdzieś w 1994 może roku, poproszono mnie o naprawę maszyny z silnikiem pierścieniowym i opornicą regulacyjną. Problem sprawiały przepalone opory oraz wypalone i nie kontaktujące styki. Kolejne naprawy polegały na przekładaniu i kompletowaniu sprawnych rezystorów i styków tak, aby uzyskać jak największą liczbę działających trójfazowych kompletów. Wreszcie, gdy z dziesięciu biegów pozostała tylko "czwórka" i "ósemka", operator zaczął marudzić. Zapadła dość śmiała na tamte lata decyzja o zastosowaniu regulacji za pomocą falownika. Zakupiony w Łodzi Hitachi doskonale się zaaklimatyzował w maszynie, z tórej metryczki wynikało, że właśnie kończy 50 lat. Modyfikacja silnika polegała na zwarciu trzech szczotek na zaciskach. Ich stan wskazywał na to, że bez wymiany popracują jeszcze jakieś 30 lat. Można było zlutować (albo nagwintować i skręcić) pierścienie, wyrzucając szczotkotrzymacze, ale byłaby to operacja nieodwracalna, a wówczas nie chciałem palić za sobą mostów. Maszyna ma dwa obwody elektryczne: napęd i oświetlenie, i w ciągu kolejnych 15 lat eksploatacji i trzech przenosin miała jedną awarię elektryczną: spaliła się świetlówka.