Pogon Jen Je

Suvremeni elektromotorni pogoni

Zadatak: prema identificiranim potrebama odrediti elemente EMP

Energetski krug:• napajanje• pretvarač• motor• radni mehanizamUpravljački uređaji:• upravljački elementi• nadzor i zaštita• regulacija procesne veličine• komunikacija• protokoliranje• signalizacija stanja napajanja, pretvarača i motora

Od motora do pogona

TOK

EN

ERG

IJE

TOK

INFO

RM

AC

IJA

ENERGIJA

TOK MATERIJALA - TEHNIČKI PROCES

SKLOPNE

KOMPONENTE

REGULATOR

PLC

MOTOR

MOTOR

PRETVARAČ

NADZORNO UPRAVLJACKAJEDINICA


Od motora do pogona

Primarni tehnološki zahtjevi

– pretvorba električne energije u mehaničku prema potrebi tehnološkog procesa

- potrebna brzina - potreban moment / snagaZadaci upravljanja

– štednja energije, optimalna potrošnja energije,

– ekonomičnost– jednostavnost rukovanja i

održavanja


Od motora do pogona

• Elektromotorni pogon• IZ ZAHTJEVA STROJA SLIJEDI:

– izbor snage motora – izbor vrste motora– izbor osnovne brzine– izbor regulirane ili konstantne brzine– način upravljanja i regulacije

• Mehanička regulacija• Hidraulička regulacija• Električna regulacija


Od motora do pogona Pumpe / Kompresori

• pumpe i kompresori - momentna karakteristika kvadratična M = k • direktan prijenos na pumpu ili kompresor• snage od stotinjak W (u procesnoj industriji) do nekoliko MW u

transportu tekućina i plina• primjenjivo upravljanje tehnološkom veličinom promjenom brzine vrtnje

motora• Potrebne karakteristike pogona :

motor: trajni rad, bez preopterećenja, jedan smjer vrtnje • varijabilni moment promnjenjiv s potrebama procesa• motor snižene buke za pogone u radnim prostorima

• Pretavarač nema potrebe reverziranja, jedan smjer toka energije – rijetko potrebno kočenje

2


Od motora do pogona Pumpe / Kompresori

• Posebni pogonski zahtjevi :– regulacija protoka, tlaka...

• integrirani PI regulator– automatsko zaustavljanje pumpe pri zatvaranju otpreme

• vremenski limit rada na malim brzinama.

• jednostavnost izbora i instaliranja :– jednostavni sutavi upravljanja zadovoljavaju za ove pogone– kompaktni uređaji s integrianom opremom za EMC za manje snage


Od motora do pogonaVentilacija / klimatizacija

• radni mehanizam: ventilatori – momentna karakteristika kvadratična M = k velike zamašne mase, pasivan teret, kočenje potrebno samo u slučaju zahtjeva brzog zaustavljanja

• prijenos mometa: direktno, preko reduktora, remenski prijenos• Potrebna svojstva pogona :- motor:

trajni rad, jedan smjer vrtnje, dugi intervali održavanja - pretvarač:

- robusnost na oscilacije u mrežnom napajanju:• automatski ponovni start i postizanje postojeće brzine• sustav štednje energije i sniženje buke motora

2


Od motora do pogonaVentilacija / klimatizacija

• Posebni zahtjevi:– regulacija protoka i tlaka :

• instaliran PI regulator– potiskivanje mehaničkih rezonancija :

• preskakanje rezonantnih frekvencija i podesiva sklopna frekvencija– kočenje pri zaustavljanju, držanje mirovanja:

• DC kočenje (injektiranje istosmjerne struje)– jednostavno postavljanje vremenske ovisnosti rada dan/noć:

• predpodešenje brzina.

• Jednostavnost projektiranja i instaliranja :– kompaktni uređaji s ugrađenom EMC opremom


Od motora do pogonaPokretne trake - transport materijala

• radni mehanizam: horizontalni transporteri- konstantni moment, M = k trenje! moguć problem pri pokretanju, veliki mometi inercije - povećani potrebni momenti tijekom zaletakosi transporteri- konstantan moment M = k1 + k2 (sig suma trenja i dizanja , pri spuštanju drugi pribrojnik mijenja predznak! ovisno o nagibu potrebno kočenje pri spuštanju i mehanička kočnica za osiguranje mirovanja

• prijenos momenta: reduktori, remenski na pogonski bubanj• motor:

trajni rad, otpornost na preopterećenja, regulacija brzine vrtnje, dva smjera vrtnje,rad na malim ali i na povišenim brzinama snage od malih pogona do nekoliko stotina kW

• pretvaračdva ili četiri kvadranta rada (potreban kočni slog)


Od motora do pogonapokretne trake - transport materijala

• Pogonska svojstva pretvarača:– neosjetljivost na pojave :

• visokih preoptrećenja i dinamičkih udara momenta – sigurnost rada :

• automatski start pri gibajućem stroju, automatsko pokretanje

• Nužna svojstva pogona za ove potrebe :– rad na malim brzinama

• rad korak po korak (jog)– sigurnost stroja :

• brzo zaustavljanje– rad na velikim/malim brzinama, zaustavljanje u zadanom položaju :

• predpodešene brzine.

• jednostavnost instaliranja:– samopodešavanje regulatora – kompakti uređaj s integriranom EMC opremom


Od motora do pogonavertikalni transport - dizala i prenosila

• Radni mehanizmi - konstantan moment dominantno moment dizanja i spuštanja – aktivni teretdizalice, dizala, prijevoz žičaraom

• prijenosnici: reduktori i pogonski tarni bubanj ili kotač• Motor

- trajni pogon s kratkim preopterećenjima pri pokretanju i zaustavljanju, - dva smjera rada, kočenje, četverokvadrantni rad- držanje momenta u mirovanju- često pokretanje i zaustavljanje

• Pogonska svojstva pretvarača:– neosjetljivost na pojave :

• visokih preoptrećenja i dinamičkih udara momenta – sigurnost rada :

• automatski start pri gibajućem stroju, automatsko pokretanje


Od motora do pogonavertikalni transport - dizala i prenosila

• Nužna svojstva pogona za ove potrebe :– rad na malim brzinama

• rad u kratkim ponavljanim ciklusima, korak po korak• višestruko pokretanje i zaustavljanje rada

– sigurnost stroja :• brzo zaustavljanje

– rad na velikim/malim brzinama, zaustavljanje u zadanom položaju :• predpodešene brzine

– povećani zahtjevi na pouzdanost pri prijevozu osoba– integriracija EMC opreme pri radu u zgradama


Od motora do pogona Obradni strojevi za drvnu i metalsku industriju

• radni mehanizmiobradni pogoni – s brzinom padajući momet M= k

poslužni pogoni – ostvarenje linearnog i kutnog gibanja• prijenos momenta: direktni progoni, reduktori, složeni mehanizmi za

pretvorbu gibanja • motor

veliki rasponi radnih brzina i do 100 000 1/min, rad na malim brzinama i mirovanju dva smjera vrtnje, izraženo opterećenje pri ubrzanju i kočenju

• pretvarač četverokvadrantni rad, visoka dinamička opterećenja

-1


Od motora do pogona

Obradni strojevi za drvnu i metalsku industriju

• Posebni zahtjevi :- sinkronizirani rad više pogona- pozicioniranje upravljano iz nadređenog upravljačkog sustava- kontrolirano zaustavljanje pri nestanku napajanja–pozicioniranje alata : rad korak po korak (jog).

• jednostavno instaliranje – svi elementi u jednoj cjelini • automatske funkcije za podešenje regulacije momenta- integraciju u višemotorne sustave- kompaktni uređaj s ugrađenom EMC opremom.


Od motora do pogonaStrojevi za pakiranje

• Radni mehanizmi – za odmatanje i namatanje, rotaciju i gibanje• prijenosni elementi – reduktori• motor

- jednostavan robustan- rad u režimu regulacije momenta velik raspon radne brzine- pogoni male snage

• Pretvaračičetverokvadrantni rad izražen utjecaj zaleta i kočenja

• svojstva pogona :– preopterećenja i dinamičke pojave (kočni slog)

• Posebni zahtjevi :– regulacija odmatanja i namatanja - sumacijski ulaz dodatne reference– kontrolirano zaustavljanje trake – kočenje pri mirovanju.

• jednostavno instaliranje:– kompaktni uređaj s EMC opremom, – samopodešavanje.


Od motora do pogonaPristup zasnivanju pogona – idejno rješenje

• Analiza potreba – tokovi energije i potrebe u stacionarnim i prijelaznim stanjima (zalet, zaustavljanje)

• usporedba primjenjivih metoda upravljanja procesnim veličinama

• motora primjenjivih motora i njihovih mogućnosti upravljanja brzinom i momentom

• potrebna pretvaračka oprema i zahtjevi na energetski krug

• zahtjevi na upravljanje


Od motora do pogonaAnaliza pogonskih stanja grupe pogona

IZDANJE

DATUM

PROJEKTIRAO

PREGLEDAO

ODOBRIO

Naručitelj Postrojenje Funkcija Mjesto ugradnje

List

Slijedi

Šifra projekta Crtež broj

Dijagram operacija portalne dizalice

INA rafinerija Sisak Portalna dizalica

E55

KP4

M1

M2

M3

M4

t

t

t

t

BrzinaMomentSnaga

Pogon dizanja

Pogon grabilice

Pogon mačke

Pogon portala


Od motora do pogona

Inženjerski zadatak pri izboru rješenjaPotrebe tehničkog procesa usporediti s: - mogućnostima motora- upravljačkim svojstvima motora- pretvarački uređaj – složenost i raspoloživost rješenja- gospodarski kriteriji primjenjivosti

cijena opremecijena obavljanja funkcije- cijena energije + cijena održavanja


Fizikalna slika rada i svojstava motora

• Istosmjerni motor

kRIUn

IkM

aa

a

Regulacija brzine vrtnje:-naponom armature-tokom (strujom uzbude)

Ia



• Istosmjerni motor - pogonska karta regulacije brzine vrtnje

IaI Regulacija naponom uz konstantnu struju uzbude – područje konstantnog momenta – od 0 do osnovne (nazivne) brzine

II Regulacija uzbudom (poljem)- područje konstantnog napona armature i sniženje struje uzbude – konstantna snaga – do maksimalne brzine



• Istosmjerni motor + ispravljač

cos35.1 efa UU

aupravljanjkut

mreženaponUarmaturenaponU

ef

a

_

__



• Istosmjerni motor - temeljni spoj za pogon u sva četiri kvadranta

Energetski krug reguliranog istosmjernog pogona s prilagodbom napona mrežnog napajanja transformatorom i četverokvadrantnim usmjerivačem u armaturnom krugu preklapanjem tiristorskih mostova pri promjeni smjera struje armature


Fizikalna slika rada i svojstava motora• Istosmjerni motor - temeljna shema sustava regulacije



• Istosmjerni motor -regulacije brzine vrtnje čoperom u armaturi

• primjena – pogoni manje snage• regulacija brzine i pozicije• alatni strojevi

principna shema istosmjernog pogona s čoperom

shema četverokvadrantnog čopera

strujno naponski odnosi u pogonu s čoperom



• Sinkroni motor

pfn

M SR

60

sin

Regulacija brzine vrtnje:- frekvencijom napona napajanja- U/f =konstPrimjena:-pogoni velike snage >1 MW-valjaonice male brzine-pumpe velike brzine



• ASINKRONI MOTOR

)1(60 spfn

IM RS

Regulacija brzine vrtnje:

-promjenom frekvencije

-promjenom klizanja

-promjenom broja polova


Fizikalna slika rada i svojstava motora• ASINKRONI MOTOR - na mreži konstantnog napona i frekvencije

Klossova jednadžba momenta motora

ss

ss

MMpr

pr

pr

2

Spr –prekretno klizanje 10 do 25 %Sn – nazivno klizanje 1 – 10 %Prekretni moment tipično:1.9 – 2.8 MnMoment pokretanja (starta)0.8 do 2 Mn

Karakteristike momenta motora i struje u ovisnosti o klizanju



ASINKRONI MOTOR + otpori u rotoru

Upravljanje brzinom vrtnje dodavanjem otpora u rotor –

promjena klizanja

spr X

Rs 2


Fizikalna slika rada i svojstava motora• ASINKRONI MOTOR• sniženje napona

Regulacija brzine vrtnje promjenom napona napajanja = promjena klizanja

gubici u rotoru ili dodanom otporu !



• ASINKRONI MOTOR• upravljanje dodatnim otporima u rotoru i naponom u statoru



• ASINKRONI MOTOR• promjena frekvencije

Regulacija brzine vrtnje promjenom frekvencije napajanja – konstantan magnetski tok statora

-Svojstva- frekvencija klizanja proporconalna momentu- prekretni moment zadržan- gubici u rotoru isti za sve brzine vrtnje- pokretanje punim momentom


Fizikalna slika rada i svojstava motoraPogon s asinkronim motorom i pretvaračem frekvencijenajviše korišten regulirani pogonu novim projektima

4

karkakteristike upravljanja brzine vrtnje asinkronog motora naponom i frekvencijom

temeljna shema energetskog kruga suvremenog pretvarača frekvencije


Fizikalna slika rada i svojstava motoraPogon s asinkronim motorom i pretvaračem frekvencijestandardna rješenja za industrijske namjene

4

pretvarač frekvencijepogonske karakteristike

Documents

Pogon Jen Je