Efektywny nadzór nad pracą układów napędowych

Rys. 1. Tele-Haase E1PF400VSY01 - przykład przekaźnika kontroli faz napięcia zasilającego

Najpopularniejsze w aplikacjach przemysłowych silniki asynchroniczne klatkowe są zasilane napięciem trójfazowym i ich praca wykorzystuje wirującego pole magnetyczne. Aby zapewnić wzbudzenie pola wirującego w maszynie należy zapewnić symetryczność trzech faz napięcia zasilania. W przeciwnym przypadku silnik może pracować nierównomiernie oraz przegrzewać się.

Dlatego w instalacjach należy zapewnić zabezpieczenie przed asymetrią zasilania i zanikami napięć w fazach, a także prawidłowe następstwo faz wymagane do zapewnienia wirowania w odpowiednim kierunku.

Gdy silnik jest zasilany z falownika, zwykle takie zabezpieczenie stanowi sam przemiennik częstotliwości. Ale wiele rozwiązań jest zasilanych bezpośrednio z sieci i tym samym wymaga dodania zabezpieczenia w postaci przekaźnika kontroli napięcia i faz. Przykładem takiego urządzenia może być E1PF400VSY01 austriackiej firmy Tele-Haase.

Rys. 2. Tele-Haase G2IM5AL20 - przykład przekaźnika monitorującego prąd jednej fazy

Urządzenie mierzy napięcia we wszystkich fazach i porównuje je ze sobą. W przypadku pojawienia się asymetrii większych niż zadeklarowane przez użytkownika, lub całkowitego zaniku jednej fazy, zostanie wywołany alarm, który może być wykorzystany do wyzwolenia zabezpieczenia.

Niemniej w przypadku, gdy silnik jest zasilany z wyjścia falownika przy braku jednej fazy na wejściu może pojawić się problem ze zrównoważeniem prądów pobieranych z sieci, a także z utrzymaniem napięcia obwodu pośredniczącego na odpowiednim poziomie, co jest niezbędne, jeżeli chce się utrzymać na wyjściu napięcie sinusoidalne o odpowiedniej amplitudzie.

Przekształtniki zazwyczaj są wyposażone w funkcje monitoringu faz, jednakże nawet w takim przypadku warto rozważyć dodatkowe zabezpieczenie przeciążeniowe lub monitorujące wartości prądu i rozpoznające czy następuje rozruch maszyny, czy też jest ona przeciążona. Przykładem może być tutaj również produkt firmy Tele-Haase - E1IM10AACL10.

Kontrola innych wielkości elektrycznych

Rys. 3. Tele-Haase G4BM400V12ADTL20 - przykład rozbudowanego przekaźnika monitorującego moc czynną

Oczywiście prąd i napięcie to nie jedyne wielkości elektryczne, na podstawie których można określić stan silnika. Istnieje np. możliwość monitorowania współczynnika mocy, mocy czynnej pobieranej przez układ. Ze względu na fakt, że moc czynna pobierana przez maszynę z sieci i moc mechaniczna na wale są powiązane ze sobą w przybliżeniu zależnością liniową kontrola mocy pobieranej bywa skuteczniejsza niż monitorowanie prądu, bo jest np. mniej zależna od wartości napięcia zasilania.

W skrajnych przypadkach prąd pobierany z sieci przy zmniejszaniu obciążenia może rosnąć, co może spowodować, że urządzenie monitorujące zinterpretuje to jako zwiększenie obciążenia i nie zareaguje. Dzieje się tak w przypadku, gdy napięcie zasilania zmniejszy się na tyle, że nawet w stanie jałowym maszyna jest bliska zatrzymaniu.

Z tego powodu bardziej opłaca się monitorowanie mocy czynnej, która dla całego zakresu pracy jest monotoniczna, mniej lub bardziej zbliżona do zależności liniowej, niezależnie od warunków zasilania. Niestety urządzenia monitorujące moc czynną z samej natury dokonywania pomiaru (jednoczesny pomiar napięcia, prądu i przesunięcia fazowego między nimi) są droższe niż układy nadzoru prądu czy współczynnika mocy. Niemniej nowoczesne silniki też nie są tanie przez co skuteczne zabezpieczenie zawsze ma sens.

Dacpol
www.dacpol.eu