3G3MV_Opis z Elektronika_Praktyczna.pdf

A U T O M A T Y K A

Automatyzacja procesÛw

przemys³owych wymog³a na

producentach urz¹dzeÒ do

systemÛw automatyki

opracowanie elektronicznych

sterownikÛw silnikÛw

elektrycznych, ktÛre umoøliwi¹

p³ynn¹ regulacjÍ ich obrotÛw

bez utraty momentu obrotowego,

i†zapewniaj¹ ich stabiln¹ pracÍ

takøe przy niewielkich

prÍdkoúciach obrotowych. Jedn¹

z†firm, ktÛra ma w swojej

ofercie takie sterowniki jest

Omron. W†artykule

przedstawiamy kompaktowy

falownik Sysdrive 3G3MV, ktÛry

wchodzi w†sk³ad rodziny

falownikÛw o†mocach

wyjúciowych od 0,2 do 7,5kW.

Nowoczesne sterowniki

napędów elektrycznych

Zaczniemy od krÛtkiego wstÍpu,

w†ktÛrym skrÛtowo wyjaúnimy ko-

niecznoúÊ stosowania falownikÛw,

zwanych czasami z†angielska inwer-

terami. Temat ten dog³Íbnie wyjaú-

niliúmy w†EP09/2000.

Najbardziej efektywn¹ metod¹ re-

gulacji szybkoúci obrotowej silnikÛw

elektrycznych zasilanych napiÍciem

zmiennym jest zmiana czÍstotliwoú-

ci napiÍcia zasilaj¹cego silnik. Aby

unikn¹Ê problemÛw z†przegrzewa-

niem uzwojeÒ silnikÛw, falowniki

obniøaj¹ takøe nieco napiÍcie zasila-

j¹ce, czego wynikiem jest (w pew-

nym zakresie) stabilizacja mocy do-

starczanej do uzwojeÒ.

Schemat zasilania silnika trzyfa-

zowego za pomoc¹ falownika poka-

zano na rys. 1 . Jak widaÊ, wypros-

towane napiÍcie trÛjfazowe jest fil-

trowane i zasila falownik. Praca fa-

lownika polega na konwersji napiÍ-

cia sta³ego na zmienne o†kszta³cie

maksymalnie zbliøonym do sinusoi-

dy. Do konwersji najczÍúciej jest sto-

sowana metoda PWM (ang. Pulse

Width Modulation), ktÛra gwarantu-

je wysok¹ sprawnoúÊ przetwarzania.

W celu zapewnienia duøej dynamiki

i kontroli momentu obrotowego sto-

suje siÍ metodÍ kontroli wektora po-

la elektromagnetycznego. Taka meto-

da sterowania kluczami wyjúciowy-

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 6/2001

135

A U T O M A T Y K A

Rys. 2.

Rys. 3.

Moøliwoúci 3G3MV

Symbolem 3G3MV oznaczono ca-

³¹ rodzinÍ falownikÛw o†rÛønych

mocach wyjúciowych, rÛønej liczbie

faz wyjúciowych oraz rÛønym nomi-

nalnym napiÍciom zasilania. Zesta-

wienie podstawowych parametrÛw

falownikÛw tej rodziny przedstawio-

no w† tab. 1 .

KonstrukcjÍ tych urz¹dzeÒ zop-

tymalizowano pod k¹tem maksymal-

nej prostoty stosowania, uniwersal-

noúci, niskiej ceny i†wysokiej

sprawnoúci energetycznej. Z†tego

w³aúnie powodu do hamowania sil-

nika falownik wykorzystuje nie tyl-

ko rezystor hamuj¹cy, lecz potrafi

czÍúÊ energii hamowania odzyskaÊ

i†zgromadziÊ w†kondensatorach filt-

ra wejúciowego.

UniwersalnoúÊ prezentowanych

w†artykule falownikÛw zapewnia

m.in. moøliwoúÊ wykorzystania

ich jako lokalnych regulatorÛw

(stabilizatorÛw obrotÛw) ze sprzÍ-

øeniem zwrotnym. Do tego celu

moøna wykorzystaÊ wejúcia pr¹do-

mi zapewnia optymalny pr¹d wyj-

úciowy falownika.

Kaøda nieliniowa konwersja syg-

na³u elektrycznego powoduje po-

wstawanie sygna³Ûw harmonicz-

nych, ktÛrych poziom - zw³aszcza

w†przypadku falownikÛw pracuj¹-

cych z†doúÊ duøymi pr¹dami - jest

wysoki. Poniewaø generowane har-

moniczne maj¹ charakter zak³ÛceÒ

elektromagnetycznych o†duøym na-

tÍøeniu, twÛrcy falownikÛw szukali

metod obniøenia ich poziomu,

w†wyniku czego powsta³y falowniki

12-pulsowe, zasilane z†jedno-, dwu-

lub trÛjfazowych prostownikÛw

dwupo³Ûwkowych. Na rys. 2 i † rys.

3 pokazano kszta³t napiÍcia na wej-

úciu falownika przy zasilaniu 6-

i†12-pulsowym (w drugim przypad-

ku dodatkowo zastosowano transfor-

mator przesuwaj¹cy fazÍ). Jak wi-

daÊ, drugi z†przebiegÛw niemal ide-

alnie przypomina swoim kszta³tem

przebieg sinusoidalny (zniekszta³ce-

nia nieliniowe poniøej 12%),

w†zwi¹zku z†czym poziom zak³ÛceÒ

generowanych do otoczenia, a†prze-

de wszystkim sieci energetycznej

jest niewielki.

136

Elektronika Praktyczna 6/2001

A U T O M A T Y K A

we 0..20/4..20mA, wejúcie napiÍcio-

we 0..10V lub wejúcie czÍstotliwoú-

ciowe 0,1..33kHz. Wejúcie czÍstotli-

woúciowe jest szczegÛlnie przydatne

podczas wspÛ³pracy falownika

z†prostymi sterownikami PLC lub in-

nymi systemami sterowania wyposa-

øonymi tylko w†wyjúcia cyfrowe.

DostÍpnych jest 16 programowal-

nych czÍstotliwoúci wyjúciowych,

wykorzystywanych do sterowania ge-

neratora PWM. P³ynn¹ regulacjÍ

czÍstotliwoúci zapewnia obrotowy

nastawnik na p³ycie czo³owej falow-

nika i przyciski.

Falowniki 3G3MV wyposaøono

w†7†wejúÊ cyfrowych o†programowa-

nych funkcjach, ktÛre umoøliwiaj¹

zbudowanie wygodnego panelu ope-

ratorskiego o†funkcjach úciúle dosto-

sowanych do wymagaÒ konkretnej

aplikacji. Wszystkie wejúcia falowni-

ka mog¹ byÊ sterowane za pomoc¹

w³¹cznikÛw lub wyjúÊ tranzystoro-

wych PNP i†NPN. W†przypadku wy-

korzystywania falownika jako regu-

latora procesu przydatne mog¹ oka-

zaÊ siÍ dwa niskopr¹dowe wyjúcia

transoptorÛw (z po³¹czonymi emite-

rami), prze³¹czane wyjúcie przekaü-

nikowe oraz wyjúcie analogowe lub

impulsowe, ktÛre umoøliwia moni-

toring wybranych programowo para-

metrÛw regulacji.

Na rys. 4 pokazano uproszczony

schemat pod³¹czenia falownika wraz

z†kompletem peryferii. Na rysunku

tym widaÊ takøe styki interfejsu ko-

munikacyjnego RS422/485, za pomo-

c¹ ktÛrego falownik moøna zdalnie

obs³ugiwaÊ i†konfigurowaÊ, a†takøe

odczytywaÊ parametry regulacji.

W†przypadku takiej koniecznoúci fa-

lownik moøna do³¹czyÊ takøe do sie-

ci przemys³owej ProfiBus, CAN

Open czy teø DeviceNet.

Zastosowanie tego interfejsu oraz

odpowiedniego oprogramowania

podczas konfiguracji, pomimo przej-

rzystego menu dostÍpnego lokalnie

z†poziomu klawiatury i†czytelnej

sygnalizacji na panelu czo³owym,

znacznie u³atwia pracÍ operatorowi.

Wynika to z†faktu wykorzystywania

przez sterownik falownika ok. 200

rejestrÛw, w†ktÛrych s¹ przechowy-

wane parametry regulacji i†sterowa-

nia prac¹ silnika. Zastosowanie ta-

kiej metody konfigurowania pracy

falownika zapewnia jego niezwykle

duø¹ elastycznoúÊ i†³atwoúÊ dostoso-

wania charakterystyki wyjúciowej do

moøliwoúci silnika i†wymagaÒ apli-

kacji (np. bardzo szybki, przy tym

³agodny start silnika).

Pomimo stosunkowo duøych mo-

cy wyjúciowych, wymiary sterowni-

kÛw 3G3MV umoøliwiaj¹ ich mon-

taø bezpoúrednio na szynie DIN35,

a†wbudowany wentylator zapewnia

odpowiednie warunki ch³odzenia

elementÛw mocy.

Wiele wskazuje na to, øe rÛøne-

go rodzaju modu³y falownikowe bÍ-

d¹ coraz czÍúciej wykorzystywane do

regulacji i†stabilizacji obrotÛw silni-

kÛw elektrycznych. Zastosowanie fa-

lownikÛw zwiÍksza sprawnoúÊ ener-

getyczn¹ urz¹dzeÒ, zapewnia wysoki

komfort eksploatacji silnikÛw, jak

rÛwnieø zwiÍksza ich trwa³oúÊ. DziÍ-

Elektronika Praktyczna 6/2001

137

A U T O M A T Y K A

Tab. 1. Zestawienie podstawowych

parametrów falowników tworzących

rodzinę 3G3MV.

Liczba faz/ Moc

Typ

napięcie dostarczana

falownika

zasilania [V] do silnika [kW]

3/220

0,1

3G3MV−A2001

3/220

0,2

3G3MV−A2002

3/220

0,4

3G3MV−A2004

3/220

0,75

3G3MV−A2007

3/220

1,5

3G3MV−A2015

3/220

2,2

3G3MV−A2022

3/220

3G3MV−A2040

1/220

0,1

3G3MV−AB001

1/220

0,2

3G3MV−AB002

1/220

0,4

3G3MV−AB004

1/220

0,75

3G3MV−AB007

1/220

1,5

3G3MV−AB015

1/220

2,2

3G3MV−AB022

1/220

3G3MV−AB040

3/380

0,2

3G3MV−A4002

3/380

0,4

3G3MV−A4004

3/380

0,75

3G3MV−A4007

3/380

1,5

3G3MV−A4015

3/380

2,2

3G3MV−A4022

3/380

3G3MV−A4030

3/380

3G3MV−A4040

3/380

7,5

3G3MV−A4075

ki temu moøna siÍ spodziewaÊ, øe

obecnoúÊ falownikÛw w uk³adach

napÍdowych bÍdzie tak oczywista,

jak obecnoúÊ uzwojeÒ czy ³oøysk.

Tomasz Paszkiewicz, AVT

Na p³ycie CD-EP6/2001B publiku-

jemy program SYSDrive Selector,

ktÛry u³atwia samodzielne dobranie

falownika odpowiedniego do aplika-

cji, zawiera takøe wiele informacji

o†technologii ìfalownikowegoî zasi-

lania silnikÛw elektrycznych.

Rys. 4.

Prezentowane w†artykule urz¹-

dzenia dostarczy³a firma Omron, tel.

(0-22) 645-78-60, www.omron.com.pl.

138

Elektronika Praktyczna 6/2001

138

Elektronika Praktyczna 6/2001

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: