Применение матричных частотных преобразователей YASKAWA U1000 в машиностроении.
U1000 – серийно производимый матричный преобразователь частоты от компании YASKAWA (Яскава).В отличие от обычных преобразователей, в U1000 создает переменное напряжение необходимой частоты, переключая ключи напрямую от питающего напряжения, без звена постоянного тока. Энергия рекуперации возвращается в сеть, не искажая гармонический состав тока, что, в свою очередь, снижает нагрев трансформатора и позволяет более эффективно управлять изменяющейся нагрузкой.
Преимущества этого преобразователя частоты (ПЧ, частотника) можно рассмотреть на примерах его использования крупными машиностроительными компаниями, которые приведены в этой статье.
Шлифовальные станки.
Centerless Grinding Repair (CGR) в Розвилле, штат Мичиган, нуждались в улучшении производительности в бесцентровых шлифовальных станках. В существующих станках использовали обычные преобразователи частоты с тормозными резисторами, которые хорошо работали с небольшими шлифовальными дисками (0.008/in – 0.012/in.) и стальными прутками малой длины. Если бы пользователь захотел увеличить длину стального прутка и поверхность обработки с выше установленных для станка норм; преобразователь незамедлительно отключил бы двигатель из–за ошибки перенапряжения на звене постоянного тока. Увеличилось бы время простоя станка, так как тормозной резистор сильно перегрегревался, и пользователю пришлось бы ждать, пока тепло полностью рассеется. То есть бесцентровые шлифовальные станки работали только с узким диапазоном заготовок. Основной задачей было обеспечить возможность увеличения длины, массы заготовок и увеличения производительности станков в целом.
Решение: Было решено использовать преобразователь частоты U1000 для достижения поставленных целей, а также энергоэффективности и исключения дополнительных компонентов (тормозной резистор и блок). Бесцентровые шлифовальные станки управляются с помощью U1000 мощностью 10 л.с. (7,5 кВт), 460 В и асинхронного двигателя на 5 л.с. (3,7 кВт) с диапазоном скоростей 10:1. Теперь станок, оснащенный U1000, способен увеличивать производительность благодаря быстродействующему ограничению тока и напряжения, которое достигается в продолжительном режиме работы при повышении требований. Возможность полной рекуперации позволяет станку обрабатывать более тяжелые и длинные стальные прутки, нарезая их на большие фрагменты (>0.024/in). Теперь, энергия рекуперации возвращается в сеть, а не выделяется в виде тепла на тормозных резисторах.
Итоги: CGR успешно обеспечили клиентов оптимально управляемыми станками, которые позволили: увеличить производительность, сохранить энергию и исключить дорогостоящие компоненты.
Станки для обработки проводов и кабелей.
Reel-o-Matic, из Оклахомы, являются ведущим производителем станков для обработки проводов, кабелей и гибких материалов. Их станки используют в различных производствах включая аэрокосмическую, нефтегазовую, медицинскую промышленности, производстве пластмасс, кранов и телекоммуникаций. Специалисты из Reel-o-Matic использовали Yaskawa U1000 для решения некоторых задач в их уникальном сегменте.
У Reel-o-Matic возникли специальные требования к станкам с переменной скоростью, которые работают с большой нагрузкой, то есть для применений, в которых двигатель выступает в роли динамического тормоза. В связи с этим, они использовали или динамический тормозной резистор, для того, чтобы превратить энергию рекуперации в тепло, или отдельный блок рекуперации (активный выпрямитель), для возврата энергии обратно в сеть. Хотя оба этих решения и снижали стоимость обслуживания станка, они требовали: дополнительных затрат, работ по монтажу и дополнительного установочного мест. Поэтому специалисты были вынуждены искать другие методы перенаправления энергии рекуперации.
Решение:
Reel-o-matic было предложено использовать ПЧ U1000 для выхода из сложившейся ситуации.
Так как U1000 является автономным элементом, Reel-o-matic смогли уменьшить число компонентов, снизив тем самым размер станка и стоимость, и свели к нулю опасность возгорания и поражения электрическим током от тормозных резисторов.
Итоги: Reel-o-matic станки используются в производстве на полную: 24 часа, семь дней в неделю. Внедрение U1000 позволило использовать станки без простоев из-за перегрева тормозных резисторов и превышения напряжения на звене постоянного тока. Также из-за улучшения гармонического состава потребляемого тока автоматически выполняется соответствие стандарту IEEE-519 и теперь нет необходимости беспокоиться о жалобах со стороны электросетевых компаний в связи с повышенными искажениями тока, вносимыми в сеть со стороны преобразователя.
Деревообрабатывающее оборудование.
Задача: Неоспоримый лидер в области лесопильного оборудования, Cleerman Industries, расположенные Ньювалде, штат Висконсин, в бизнесе с 1954 года. Компания начала с приобретения и управления лесопильным производством и сейчас являются производителями лесопильного оборудования, которое включает в себя такие фирмы как Carriages, Track Frames и Trim&Granding Lines.
Cleereman недавно решили переделать поворотный сбрасыватель бревен с целью увеличения диапазона мощностей и перехода от гидравлического к электрическому приводу. Но при увеличении габаритов, возросший момент инерции станка не позволял добиться выполнения 15 циклов в минуту, как было задумано. Это было связано с появлением огромного количества рекуперативной энергии из-за большой инерционности нагрузки.
Решение:
Cleerman обратились к представителю YASKAWA с целью решения создавшейся проблемы. Изначально планировалось использовать стандартный частотный привод с тормозным резистором, но представители YASKAWA посоветовали более энергоэффективное решение. Благодаря возможности возврата энергии в сеть, были выбраны матричные преобразователи Yaskawa U1000, мощностью 30 л.с. Это решение не только позволило Cleerman устранить необходимость работы с гидравлической системой, что повлекло за собой экономию времени на монтаж и снижение затрат на оборудование, но и обеспечило их более чистой, энергоэффективной системой в компактном исполнении.
Итоги:
Теперь Cleereman могут плавно управлять большой инерцией сбрасывателя бревен, как в режиме рекуперации, так и при работе в двигательном режиме, с минимальными гармоническими искажениями питающего тока. Кроме того, возможность рекуперации избавила от необходимости использования тормозных резисторов. Удаления блока тормозных резисторов также увеличило срок службы станка и снизило затраты на обслуживание. Наконец, использование U1000 сделало станок более пожаробезопасным, что важно в условиях работы в деревообрабатывающей промышленности. Yaskawa U1000
