Jak wiadomo, mechaniczna prostota budowy klatkowego silnika indukcyjnego okupiona jest jego licznymi ograniczeniami. Jedną ze słabych stron tej niezwykle popularnej maszyny jest charakterystyka momentu obrotowego w funkcji prędkości. Jedynym bezpiecznym stanem pracy takiego silnika jest bieg z prędkością bliską synchronicznej. Nadmiernie obciążony silnik po prostu zatrzyma się i uszkodzi, o ile nie zdąży zadziałać zabezpieczenie. W sytuacjach, gdzie poślizg jest pożądany, np. naciąganie czy nawijanie lin, folii i podobnych materiałów, niezbędny jest inny typ silnika, a w prostszych zastosowaniach - cierne sprzęgło przeciążeniowe.Nasuwa się tu analogia z innym wynalazkiem Człowieka: tłokowy silnik spalinowy budową i zasadą działania bardziej przypomina armatę, niż silnik indukcyjny. Ale mankamenty ma podobne - użyteczny moment obrotowy wytwarza dopiero w zakresie 25%-100% obrotów znamionowych, sam wręcz nie potrafi wystartować. Przez dziesięciolecia wydawało się, że tak musi być. Dopiero stosunkowo niedawno w każde wolne miejsce w samochodzie zaczęto upychać elektronikę: ABS, ASR, automatyczne przekładnie, wielopunktowy wtrysk... Można byłoby długo wyliczać systemy poprawiające ekonomikę,  bezpieczeństwo i ułatwiające jazdę, nawet "myślące" za kierowcę, czego oczywiście żaden szanujący się kierowca nie lubi.

Równolegle podobną ewolucję przechodzi elektryczny silnik indukcyjny. Opisywałem kiedyś silnik Schrage-Richtera - można powiedzieć, że klatkowy silnik indukcyjny jest jego "szczególnym przypadkiem". Silnik AMK-System, który od zwykłego indukcyjnego różnił się tylko przewietrznikiem (wentylatorem), miał fazową regulację prędkości obrotowej za pomocą trzech triaków. To była ślepa uliczka, jednak rozwój nie ustał - wybrał tylko inną drogę. Pierwsze falowniki miały zaledwie kilka nastaw określanych przez położenie potencjometrów montażowych, ale już wtedy widoczny był ich ogromny potencjał. Dzisiejsze mają wielopoziomowe listy parametrów, niektóre proponują instalatorowi swoisty dialog - sugerują wprowadzenie najistotniejszych parametrów w określonej kolejności, aby się biedak nie pogubił. To, co kiedyś było mrzonką, dziś jest najzupełniej możliwe - 100% momentu przy 0Hz i jego regulacja w całym zakresie prędkości. Ponieważ prąd silnika dość lużno jest powiązany z oddawanym przez niego momentem obrotowym, bardzo pomocny staje się enkoder kontrolujący mechaniczne przemieszczenie wału silnika.

Parę lat temu stoczyłem długą walkę z falownikiem Hitachi, aby zmusić go do pracy z regulowanym momentem w pętli sprzężenia zwrotnego z enkoderem. Niestety z efektów nie byłem do końca zadowolony - kombinując z dziesiątkami parametrów nie potrafiłem pospinać wszystkiego tak, aby silnik ruszał przy minimalnych wartościach żądanego momentu.
Ostatnio miałem okazję uruchamiać starszy model LG IS5 w trybie regulacji momentu. Falownik ten do współpracy z enkoderem potrzebuje karty sub-B, którą należy umieścić w gnieździe pod przednią pokrywą. Enkoder SICK ma wyjście typu push-pull, i aby podłączyć je pod wejścia AOC i BOC karty użyłem dwóch diod. Były one konieczne, gdyż enkoder miał osobny zasilacz o napięciu wyższym, niż 5V dostępne z karty. Chciałoby się od razu wejść w tryb regulacji momentu, czyli przestawić parametr FU2-39 na Vector_TRQ - niestety odpowiedzią jest "programming error!!!". Należy wcześniej określić wejście sygnałów z enkodera jako feedback w par. EXT-12. Karta została przez falownik rozpoznana pomyślnie - w par. EXT-01 wartość sub-B pojawiła się sama. Rozdzielczość enkodera - 1024imp/obr. pokrywała się z domyślną wartością, tak, jak i liczba biegunów silnika - 4 (w tym przypadku to niezwykle ważny parametr). Teraz uruchamiamy falownik jeszcze w trybie regulacji częstotliwości i zadajemy np. 15Hz do przodu. W par. EXT-12 i EXT-13 sprawdzamy, czy odczytany jest kierunek forward i czy częstotliwość jest w okolicach 15Hz. Jeśli mamy reverse - zamieniamy wyjścia A i B enkodera. Jeśli mamy inną wartość częstotliwości - błednie wprowadziliśmy stałą enkodera albo liczbę biegunów. Gdy wszystko gra - włączamy wreszcie tryb Vector_TRQ i po wprowadzeniu parametrów silnika wykonujemy autotuning (FU2-40=1). Po dłuższej chwili wszystko łącznie z enkoderem mamy już zestrojone. Teraz próby z momentem zadawanym z potencjometru. Przy wartościach rzędu 6-7% silnik rusza i nieobciążony przyspiesza. Jednak tu pojawia sie problem. Przy ruchu do przodu bez obciążenia po paru sekundach rozpędzania następuje "overspeed error". Ruch do tyłu jest bardziej stabilny, lecz przy nastawach momentu powyżej 70% silnik również się rozbiega. Tuż przed wystąpieniem błędu prędkość silnika odczytana w DRV-09 znacznie przekracza 3000obr/min! Częstotliwość bazowa wpisana w FU1-21 to pospolite 50Hz, jako maksymalną w FU1-20 wpisałem najpierw 50Hz, a potem nawet 120Hz, bo więcej się nie dało - żadnej poprawy. Acc i Dec (DRV-01 i 02) nawet 20 sekund niczego nie zmienia. Nie mogłem ustalić, co jest docelową prędkością w trybie regulacji momentu. Na pewno nie są to prędkości stałe - próbowałem wymusić sygnał speed-L (pierwsza prędkość stała) równocześnie z sygnałem ruchu FX. Jeszcze raz sprawdziłem parametry wejścia enkoderowego, ale jest OK, zamiana sygnałów A i B albo inna liczba impulsów powoduje, że silnik tylko piszczy próbując ruszyć. Ograniczyłem moment w par. EXT-27 i 28, zmieniam EXT22...24 - bez skutku, w końcu jest poprawa - po zmianie EXT-15 z domyślnych A+B na samo A. Teraz enkoder nie informuje o kierunku obrotów, bo drugi impuls B, przesunięty w fazie, jest ignorowany. Po tej zmianie obroty są stabilne, widać, że nieobciążony silnik dąży do 50Hz niezależnie od kierunku. Ta zagadkowa asymetria i nieposłuszeństwo falownika w trybie A+B nadal mnie jednak nurtowały. W dodatku w trakcie prób okazało się, że mimo nastawy 0% w trybie A falownik wytwarza znaczący moment napędowy, czego nie było w trybie A+B (być może to skutek braku informacji o kierunku obrotu).  Odpowiedzi należało szukać w angielskiej wersji instrukcji. Są tam opisane parametry EXT-50...53 (speed limit for torque mode operation) - klucz do zagadki. Ich domyślne wartości powodują niestabilność układu. Aby uzyskać symetrię wpisałem speed limit 0% (EXT-50) i speed bias 50% (EXT-51). Zgodnie z angielskim objaśnieniem procenty te odnoszą się do maksymalnej częstotliwości wpisanej w FU1-20, czyli w moim przypadku 120Hz. Nareszcie regulacja momentu działa tak jak powinna, prędkość nieobciążonego silnika zbliża się do 2000obr/min niezależnie od kierunku. Częstotliwość przekracza oczywiście 50Hz, ale 100% momentu nie będzie w tym zastosowaniu potrzebne, a pewna nadwyżka prędkości może się przydać.

Bardzo często okazuje się, że w przypadku niejasności lub oczywistych przekłamań w instrukcji obsługi warto zajrzeć do oryginału (jeśli nie jest on po chińsku). Tłumacz nie zawsze dysponuje specjalistyczną wiedzą z dziedziny, której dotyczy przekładany dokument. Niekiedy możliwe jest kika tłumaczeń, a on musi zdecydować się na jedno. Przykładowo "nieizolowany przewód ułożony wzdłuż wózka" i "goły konduktor biegnący wzdłuż wagonu" po angielsku pisze się podobno tak samo. Przypuszczam, że nie chcąc skłamać, tłumacz nieraz pominie jakiś niezrozumiały ustęp, zamiast drążyć różnicę pomiędzy węglem kamiennym a kamieniem węgielnym.

Zdjęcie przedstawia kartę sub-B w falowniku LS IS5.

eplus

Poszukujesz dobrego  instalatora-  wortal falowniki24.info.pl  poleci odpowiedniego fachowca –zainteresowanych prosimy o kontakt T: 665 470 995