Frekventni regulatori i soft starteri

Frekventna regulacija kao deo upravljanja elektromotornim pogonima predstavlja našu glavnu sferu delovanja. Korisnici se sve više okreću takvom načinu kontrole u svom pogonu, bilo da je reč o upravljanju u otvorenoj ili zatvorenoj petlji. Na taj način korisnici štede energiju i novac, naročito kod pogona sa varijabilnim opterećenjem poput pumpi i ventilatora.

Dobro poznata stvar je da upotrebom frekventnog regulatora produžavate radni vek celokupnom pogonu motoru( čija naprezanja el.izolacije namotaja nisu toliko velika kao kod direktnog puštanja u rad) i celoj elektroinstalaciji.

Novac štedimo i tako što smanjujemo broj provodnika i ne koristimo brojne kontaktore kao kod npr.pokretanja motora prebacačem zvezda-trougao ili kod metode promene brzine dodavanjem otpornika u kolo rotora.(kod asinhronih motora sa namotanim rotorom)
Sve ovo su prednosti koje su već par decenija poznate korisnicima, međutim danas frekventni regulatori su mnogo više od uređaja koji menjaju brzinu motora.

Nova generacija frekventnih regulatora podržava sve vrste serijskih komunikacija ( Modbus, Profibus, Profinet, CANopen..) i prilagođava u potpunosti upravljanje trenutnom opterećenju. Težnja proizvođača je da pokuša da obezbedi što preciznije upravljanje bez senzora, u otvorenoj petlji i u tom smeru teče razvoj novih generacija uređaja. Naravno, kod aplikacija poput kranova, liftova i dizalica, upravljanje u zatvorenoj petlji sa enkoderom na vratilu motora je još uvek nezamenjivo.
Frekventni regulator je danas uređaj koji u sprezi sa svojim softverom obezbeđuje nadgledanje svih bitnih veličina pogona i tako softverskom dijagnostikom možemo i ranije utvrditi neki problem u samom pogonu i delovati preventivno. Dalje, frekventni regulatori koje EPS isporučuje i ugrađuje imaju internu mogućnost programiranja PLC funkcija, tako da za mnoge aplikacije nam eksterni PLC nije ni potreban.

Većina naših frekventnih regulatora ima ugrađen PID regulator i možemo podesiti regulaciju po bitnim veličinama sistema poput temperature, pritiska, protoka fluida i sl.

Dole možete videti širok izbor naših frekventnih regulatora , proizvođača Invertek Drives, Nietz i Schneider Electric, čiji smo ovlašćeni zastupnici za prodaju i tehničku podršku , od kompaktnih mikro drajvova do frekventnih regulatora visokih performansi za najteža optrećenja i najzahtevnije upravljanje.

---

                                                                  
                                                                                FAQ
                                                                  -najčešća pitanja-
                                                   Frekventni regulatori Invertek Drives
 
1) Kako dimenzionirati frekventni regulator?
Frekventni regulator se uvek bira prema izlaznoj nazivnoj struji i na taj način dobijamo na sigurnosti, iz razloga što ako vršimo izbor po nominalnoj snazi, u nekim retkim slučajevima, može se desiti da motor ima veću nominalnu struju nego frekventni regulator, kod višepolnih motora i sl.

2) Da li je moguće upravljati sa više motora jednim frekventnim regulatorom?
Da, uz precizno određene uslove.

3) Kojim tipovima motora mogu da upravljaju naši frekventni regulatori?
Frekventni regulatori Invertek Drives mogu da upravljaju sledećim tipovima motora :

• Trofazni asinhroni motori
• Sinhroni motori sa permanentnim magnetima
• Motori sa sinhronom reluktansom
• Bezčetkični jednosmerni motori

3) Koja je minimalna brzina kojom je dozvoljeno da se motor obrće?
Zavisno je od nivoa i vrste opterećenja motora na malim brzinama. Većina frekventnih pretvarača može dati frekvenciju na izlazu 0-500Hz ili 0-1000Hz stoga, sa strane frekventnog regulatora ne postoji problem. Problem postoji sa strane motora, jer na malim brzinama obrtanja protok vazduha kroz motor je manji od projektovanog, samim tim može doći do prevelikog zagrevanja motora. U većini slučajeva je moguće ugraditi prinudnu ventilaciju na motor, ali to naravno dovodi do dodatne potrošnje energije. Preporuka je da se ne ide ispod 35% nominalne brzine motora.

4) Da li se motor sme obrtati brzinom većom od nazivne?
Frekventni regulator, kao što je pomenuto, na izlazu može obezbediti učestanosti do 500Hz ili 1000Hz. Međutim, imajmo u vidu da obrtanje motora na brzinama većim od nazivne utiče negativno na mehaničke delove motora, pre svega ležajeve i skraćuje im radni vek.

5) Na koje sve načine možemo upravljati frekventnim regulatorom?
Frekventnim regulatorom možemo upravljati na više načina i to :

• Direktno pomoću ugrađene tastature ili putem daljinske tastature

• Preko terminala(ulaza izlaza) :  gde pomoću izbornih prekidača zadajemo startni signal, preko potenciometra referencu i sl.

• Softverski : Većina proizvođača je razvila softver podrške za svoje uređaje. Kod frekventnih regulatora Invertek Drives, softver se zove Optitools i omogućava detaljna podešavanja, dijagnostiku i programiranje PLC funkcija.

• Komunikacionim protokolom :  Većina frekventnih regulatora u osnovnoj verziji podržava Modbus RTU komunikaciju, a uz kupovinu dodatnih opcionih kartica, moguće je ostvariti PROFIBUS, PROFINET, EtherNet, CANopen, Bacnet(samo za Invertek Optidrive Eco) komunikaciju.

 
6) Da li je obavezno koristiti ekranizovani ili oklopljeni kabl?
Svakako se preporučuje korišćenje oklopljenog kabla za povezivanje izlaznih energetskih terminala f.regulatora i motora kao i pravilno uzemljenje oklopa sa obe strane obujmicom. Preporučuje se takođe i korišćenje TP kablova za ožičenje kontrolnog kola. Naši frekventni regulatori Invertek Drives imaju ugrađen EMC filter, tako da uz primenu ovih mera elektromagnetne smetnje bi trebalo da budu svedene na minimum.

7) Kada je poželjno koristiti ulaznu prigušnicu?
Ulazne prigušnice koristimo kada želimo da smanjimo uticaj neželjenih harmonika i izobličenja napona, smanjimo efektivnu vrednost ulazne struje i obezbedimo dodatnu zaštitu od naponskih skokova. Takođe ulaznom prigušnicom štitimo naš frekventni regulator od tranzijentnih napona i drugih ometanja na mreži. Invertek proizvodi ulazne filtere u IP00, IP20 i IP66 izvedbi i njihove struje i snage je prilagodio svojim f.regulatorima.
Posebno preporučujemo ugradnju ulazne prigušnice u sledećim slučajevima :

• -Kada je nepoznat kvalitet izvora napajanja f.regulatora(stare instalacije i sl.)

• -Kada se na istom izvoru napajanja nalaze potrošači poput Soft startera ili upuštača jednosmernih motora

• -Kada je impedansa izvora mala

 
8) Kada je poželjno koristiti izlazni filter?
Izlazne filtere instaliramo između f.regulatora i motora. Ugradnja izlaznih filtera je potrebna kod aplikacija gde je velika dužina kabla između f.regulatora i motora , zatim kod aplikacija gde se sa jednim f.r upravlja više motora u paralelnoj vezi i kod starijih motora, čija izolacija nije prilagođena talasnom obliku izlaznog napona iz f.r. Kapacitivnost kabla velike dužine je velika, tako da izlazni filter sa svojom induktivnošću potiskuje efekat izražene kapacitivnosti kabla i samim tim štiti motor od potencijalne štete, ubrzanog starenja izolacije i sl. Takođe izlazni filter obara dV/dt karakteristiku, tj.usporava promenu napona u vremenu. Invertek proizvodi izlazne filtere u IP00, IP20 i IP66 stepenu zaštite i izlazni filteri su prilagođeni Invertek frekventnim regulatorima u smislu nazivnih struja i snaga.
 

9) Koji su uobičajeni naponski nivoi frekventnih regulatora?
Frekventni regulatori su uglavnom dostupni sa monofaznim (1x220VAC) i trofaznim ulazom(3x380VAC). Kada je u pritanju monofazni ulaz 220VAC, tada maksimalni izlazni napon iznosi 3x220VAC. Postavlja se pitanje, kada imamo motor koji može raditi i u zvezdi i u trouglu na naponskim nivoima D/Y 220/380V, da li je bolje ugraditi frekventni regulator sa monofaznim ulazom i motor vezati u trougao, ili sa trofaznim ulazom a motor vezati  u zvezdu. U većini slučajeva preporučujemo drugu opciju zbog manjih struja i tj. manjeg opterećenja instalacije, uštede novca na ostalim komponentama. Frekventni pretvarači sa monofaznim ulazom su uglavnom kod većine proizvođača dostupni do snage od oko 4kW. Razlika u ceni frekventnih regulatora sa monofaznim ulazom i sa trofaznim ulazom istih snaga je oko 10% u korist pretvarača sa trofaznim ulazom.

10) Kako izvršiti pravilnu mehaničku instalaciju frekventnog regulatora i kako izabrati odgovarajući stepen IP zaštite?
Ako želite instalaciju frekventnog regulatora van elektroormara , poželjno je upotrebiti stepen zaštite minimum IP54. U našoj ponudi se nalaze Invertek frekventni regulatori stepena zaštite IP20 za montažu u ormaru i IP55 i IP66, koji zadovoljavaju uslove spoljne montaže. Ukoliko se montaža vrši u ormaru , stepen zaštite može biti IP00,IP20, IP22. Mehaničku montažu treba izvršiti pažljivo prema uputstvu i obraćajući pažnju na protok vazduha unutar ormara. Većina proizvođača nalaže minimalni slobodni prostor ispod i iznad frekventnog regulatora od 10cm radi nesmetanog hlađenja. Neki proizvođači dozvoljavaju montažu bok uz bok više frekventnih regulatora (side by side), dok drugi zahtevaju razmak od 50-100mm.


11) Da li je obavezno koristiti Auto-tune?
Nije obavezno koristiti Auto-tune ali je preporučljivo. Auto-tune ili automatsko podešavanje predstavlja sofisticiranu proceduru određivanja bitnih parametara motora. Naročito je preporučljivo uraditi Auto –tune u slučaju da hoćemo vektorsko upravljanje. Auto-tune „snima“ parametre motora poput otpornosti i ukupne induktivnosti statorskog namotaja, otpornosti i ukupne induktivnosti rotorskog namotaja, struje magnećenja, međusobne induktivnosti, induktivnosti rasipanja statorskog i rotorskog namotaja itd. Na osnovu izmerenih vrednosti, frekventni regulator tada prilagođava kontrolu samom motoru, mnogo bolje i preciznije nego kada ne uradimo Auto-tune. Auto-tune se pokreće uz pomoć samo jednog parametra na frekventnom regulatoru i sme se obavljati sa spojenim opterećenjem na vratilu motora.

12) Kako izbeći pojavu mehaničke rezonacije?
U pojedinim aplikacijama, najviše kod kompresorskih motora , na određenom opsegu frekvencija dolazi do mehaničke rezonancije. Da bismo to izbegli Invertek je razvio funkciju preskakanja određenih učestanosti. (Skip frequency function)
Ako je npr.20-30Hz opseg neželjene učestanosti, neće biti moguć rad motora na tom opsegu učestanosti već će kroz isti ubrzavati ili usporavati po unapred podešenoj rampi.

13) Da li je moguća ugradnja kočionog otpornika i kako izabrati odgovarajući?
Da. Skoro svi Invertek-ovi f.regulatori poseduju kočioni tranzistor. Ugradnja kočionog otpornika je moguća na 95% frekventnih regulatora Invertek Drives i to :
Optidrive E3 -počevši od snage 1.5kW
Optidrive P2 – sve snage
Izbor kočionog otpornika treba napraviti pažljivo, imajući u vidu probleme koji mogu da nastanu usled nepravilnog izbora. Minimalne otpornosti kočionog otpornika za svaku snagu f.regulatora možete videti u tabeli. Svakako treba uzeti u obzir i specifičnost aplikacije, moment inercije opterećenja, koliko se često pogon zaustavlja i željeno vreme zaustavljanja.


14) Kakve su mogućnosti dijagnostike, pronalaženja i otklanjanja problema?
Invertek je dosta pažnje posvetio razvoju svog softvera Optitools koji omogućava monitoring i dijagnostiku elektromotornog pogona i to na sledeći način :

• Praćenje ulaznih i izlaznih veličina u realnom vremenu

U realnom vremenu možemo nadgledati energetske i upravljačke veličine frekventnog regulatora i motora. Ako je npr.u pitanju PID regulacija po pritisku, možemo posmatrati željeni pritisak, izmereni pritisak, grešku, stanje digitalnih ulaza i izlaza, nivo signala na analognim ulazima i izlazima, stanje relejnih izlaza, stanje serijske komunikacije. Od energetskih veličina f.regulatora možemo da nadgledamo ulaznu i izlaznu struju i napon, izlazni momenat , snagu, potrošnju energije, napon DC međukola, talasnost napona na DC međukolu itd. Od dijagnostičkih parametara jako je korisno što u slučaju greške možemo videti koliku vrednost su imale određene veličine u trenucima pre same greške. ( obično 8 poslednjih vrednosti u intervalu od 256ms)

• U realnom vremenu postoji i praćenje veličina na grafiku (Scope/Data logger) i uz pomoć tog veoma korisnog alata imamo uvid u  krive bitnih veličina. Na grafiku možemo analizirati i energetske i upravljačke i procesne veličine.

15) Da li naši frekventni regulatori imaju poseban režim rada u slučaju požara?
Da, naši frekventni regulatori imaju mogućnost režima rada u slučaju požara (Fire mode). „Fire mode“ je koristan kada je u pitanju aplikacija pokretanja ventilatora. Ovaj režim rada omogućava da frekventni regulator radi sve vreme u takvim uslovima i obezbedi npr.izbacivanje dima iz prostorije i sl.
Aktivira se pomoću digitalnog ulaza i kontakt može biti i NO i NC tipa. U ovom režimu rada, frekventni regulator ignoriše sledeće zaštite i greške koje bi u normalnom režimu rada rezultirale alarmom :

• Prekomerno zagrevanje ( O-heat)
• Spoljna greška (E-trip)
• Gubitak faze
• Greška analognog ulaznog signala
• Prekomerna struja
• Greška serijske komunikacije

17) Da li je moguće upravljati f.regulatorom u zatvorenoj petlji i da li ima ugrađen PID kontroler?
Frekventni regulatori Invertek Drives koje isporučujemo i ugrađujemo imaju dobro razvijenu PID regulaciju i to :

• Optidrive E3- PI regulacija
• Optidrive P2- PID regulacija
• Optidrive Eco –PID regulacija uz dodatne opcije za regulaciju rada pumpi i ventilatora

Kada je moguće i kada je tako predviđeno projektom, naročito u slučaju upravljanja pumpom i ventilatorima preporučljivo je koristiti PID regulaciju , zbog preciznije kontrole i uštede energije.

18) Šta je Spin-start i kada ga treba koristiti?
Spin start je opcija koju koristimo kada želimo da kontrolišemo motor koji se već obrće nekom brzinom. Frekventni regulator procenjuje brzinu motora i njoj prilagođava svoju izlaznu frekvenciju. Najčešće se primenjuje kod aplikacija ventilatora.

19) Da li potrebna ugradnja kontaktora između izlaza frekventnog regulatora i motora?
Opšte pravilo je da se ne ugrađuje bilo kakav prekidač između izlaznih energetskih terminala f.regulatora i samih priključaka motora.
Zabranjeno je ugraditi manuelno kontrolisani prekidač između f.regulatora i motora zbog rizika od štete.
Kontaktor je moguće ugraditi između f.regulatora i motora uz uslov onemogućavanja rada kontaktora (njegovog zaključavanja) dok postoji napon na izlazu f.regulatora.

20) Koliki su termički gubici frekventnog regulatora u radu?
Pri nominalnoj struji f.regulatora, gubici iznose 2-3% nazivne snage i tu vrednost treba uzeti u obzir pri proračunu zagrevanja u ormanu.

21) Koji je opseg temperatura na kojima frekventni regulatori mogu raditi?
Većina frekventnih regulatora može normalno raditi u opsegu -10 ..+40 stepeni Celzijusa. Moguć je i rad i na višim temperaturama uz smanjenje opterećenja.( de-rating). Skladištenje je dozvoljeno u temperaturnom opsegu -20...+60 stepeni Celzijusa.

22) Kojim vrstama motora mogu upravljati frekventni regulatori?
Danas, većina frekventnih regulatora mogu upravljati sa više vrsta motora naizmenične struje. Naši frekventni regulatori predviđeni su za upravljanje sledećih vrsta motora :

• --Klasični trofazni asinhroni motor sa kaveznim rotorom(IM)
• --Motor sa permanentnim magnetima(PM)
• --Motori sinhrone reluktanse (SynRM)
• --Bezčetkični jednosmerni motori (BLDC)

23) Koji su mogući razlozi za ugradnju frekventnog regulatora?
  Korisnik se uglavnom odlučuje za ugradnju frekventnog regulatora u svoj pogon kada je potrebna :

• --Promena brzina obrtanja motora u toku rada
• --Pouzdan i bezbedan rad elektromotornog pogona
• --Mogućnost upravljanja ( Komunikacioni protokoli, viša logika i sl.)
• --Ušteda energije (najmanje zastupljena)