驅(qū)動(dòng)器節(jié)能原理

驅(qū)動(dòng)器節(jié)能原理

大多數(shù)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是由電機(jī)磁極對(duì)數(shù)以及定子電壓和頻率決定。他們無法改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。即使對(duì)于定速系統(tǒng)，也很難找到按某一速度旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)。因此，經(jīng)常需要額外的設(shè)備，例如減速箱、阻尼器或變速驅(qū)動(dòng)器。

驅(qū)動(dòng)器通過改變電壓和頻率來控制交流電動(dòng)機(jī)速度。控制電動(dòng)機(jī)的速度可為用戶提供更好的過程控制，減少機(jī)械磨損，增加功率因數(shù)并節(jié)省大量能源。

大多數(shù)應(yīng)用可以分為以下轉(zhuǎn)矩類別：

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載應(yīng)用（例如傳送帶）通常需要接近電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且在接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)僅顯示小變化

線性轉(zhuǎn)矩負(fù)載應(yīng)用（例如螺桿壓縮機(jī)）具有更線性轉(zhuǎn)矩要求，隨速度成正比

變轉(zhuǎn)矩負(fù)載應(yīng)用（風(fēng)機(jī)和泵等）輸出轉(zhuǎn)矩與速度的平方成正比，并在接近額定速度時(shí)達(dá)到100％的轉(zhuǎn)矩

應(yīng)用程序負(fù)載類型

在變轉(zhuǎn)矩負(fù)載的應(yīng)用中，十分節(jié)能。速度和功率的立方成正比，意味著在變扭矩負(fù)載應(yīng)用中將風(fēng)機(jī)速度降低20％可以節(jié)省50％的能源。因此，對(duì)于大多數(shù)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速通常是節(jié)省大量能源的方法。

平方轉(zhuǎn)矩曲線

改變變轉(zhuǎn)矩負(fù)載速度可以節(jié)省減速三次方成正比的功率。這是因?yàn)楣β?轉(zhuǎn)矩*速度，變轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與速度的平方成正比。在線性V/F模式下，交流變頻器可以輸出額定轉(zhuǎn)速下100％轉(zhuǎn)矩。這意味著在變轉(zhuǎn)矩應(yīng)用中，總是有大量的備用轉(zhuǎn)矩可用。

平方律熔接-手中的扭矩

平方轉(zhuǎn)矩控制線性電壓與頻率的關(guān)系，從而降低了電機(jī)定子繞組中的轉(zhuǎn)矩能力，從而降低了損耗。

動(dòng)態(tài)V/F模式

動(dòng)態(tài)V/F模式適合在低負(fù)載條件下將電動(dòng)機(jī)的功率損耗保持在最小的應(yīng)用。在此模式下，驅(qū)動(dòng)器將根據(jù)負(fù)載情況對(duì)電機(jī)輸出頻率特性變化電壓，以便在輕載水平下，電動(dòng)機(jī)在給定頻率下的電壓會(huì)降低。這減少了勵(lì)磁電流，從而減少了電動(dòng)機(jī)的損耗。

PID控制

交流變頻器可以通過改變電動(dòng)機(jī)的速度以精確匹配負(fù)載來顯著降低能耗。為了動(dòng)態(tài)改變電動(dòng)機(jī)的速度，需要考慮過程的測(cè)量輸出的閉環(huán)調(diào)節(jié)器。使用此功能的常見應(yīng)用包括壓力、液位和溫度控制。最常見的調(diào)節(jié)方法是PID（比例-積分-微分）控制環(huán)。所有Control Techniques驅(qū)動(dòng)器在產(chǎn)品中集成了單個(gè)或多個(gè)PID回路。

有源前端系統(tǒng)（AFE）

交流驅(qū)動(dòng)器的輸入段通常是一個(gè)不受控的二極管整流器，因此無法將功率反饋到交流市電電網(wǎng)，這意味著多余的能量會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。AFE系統(tǒng)使用可控整流橋來使能量在機(jī)械系統(tǒng)和交流電源之間雙向流動(dòng)。在機(jī)械系統(tǒng)的電氣制動(dòng)會(huì)導(dǎo)致大量能量浪費(fèi)為熱能的應(yīng)用中，這提供了比標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器更高的效率水平。

共直流母線系統(tǒng)

DC母線系統(tǒng)提供了另一種通過在制動(dòng)和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)之間循環(huán)能量來降低運(yùn)行成本的方法。一個(gè)特別有效的示例是開卷到卷曲材料的應(yīng)用中，在卷繞應(yīng)用中，保持材料的張力很重要。為此，開卷機(jī)不斷制動(dòng)，而卷取機(jī)不斷電動(dòng)。在理想的系統(tǒng)中，所需的凈能量正好足以彌補(bǔ)系統(tǒng)損耗。

將AFE與常見的共直流母線系統(tǒng)結(jié)合使用可提供的靈活性，使能量既可以在驅(qū)動(dòng)器之間流動(dòng)，又可以與電網(wǎng)雙向流動(dòng)。在這些應(yīng)用中，通常將單個(gè)AFE單元與許多直流母線連接的驅(qū)動(dòng)器一起使用。

優(yōu)勢(shì)品牌

電子電氣類：

Schneider(全系列控制器，模塊，開關(guān)，驅(qū)動(dòng)，電機(jī))

MURR（開關(guān)電源，總線接頭、總線模塊，繼電器，電纜）

HBM（扭矩傳感器，稱重傳感器）

Heidenhain（編碼器，光柵尺，測(cè)頭，數(shù)顯裝置，電纜）

Phoenix（模塊，繼電器，觸摸面板，電纜，接線端子）

Pilz（繼電器，控制器，模塊，開關(guān)，光柵，放大器）

Euchner（開關(guān)，安全系統(tǒng)）

BECK（壓力開關(guān)，壓力變送器）

Baumer（傳感器，編碼器，開關(guān)）

PMA（溫控器，溫控模塊）

SUCO（壓力開關(guān)，壓力變送器）

Kuka（機(jī)器人及其備件）

Finder（繼電器，接口模塊）

JUMO（溫度變送器，熱電偶）

GMC（萬用表、分析儀、測(cè)試儀表、變送器）

Contrinex（接近開關(guān)，傳感器，電纜）

機(jī)械傳動(dòng)：

Schunk（卡爪，夾具，卡盤）

Spieth（鎖緊螺母，緊脹套）

Sommer（爪手，氣缸，離合器）

Zimmer（夾具）

GEMUE（閥，流量計(jì)，泵）

Hongsberg（流量計(jì)，流量開關(guān)）

Mahle(過濾器，濾芯）

vahle（滑線，碳刷，電纜）