Témata
Reklama

Elektrické pohony v průmyslu a v domácnosti

19. 11. 2008

Málokterá oblast denního života se dnes ještě obejde bez elektrických pohonů v nejrůznějších formách. V průmyslu a výrobních podnicích pracuje asi 30 milionů elektromotorů, které zajišťují bezpečný a efektivní provoz výroby a jejich okrajových oblastí. Z toho je pouze malá část řízena v závislosti na otáčkách. O rostoucí podíl se však starají požadavky na optimalizaci výrobních procesů a snižování výrobních nákladů stejně jako efektivní využívání drahé energie.

První sériově vyrobený měnič frekvence na světě VLT 5 (vpravo vpředu), vlevo VLT 2 v první vzduchem chlazené konstrukční řadě
Frekvenční měnič VLT 100 a 200 s příslušenstvím, jako je potenciometr jmenovité hodnoty, regulátor tlaku a další přístroje

Milníky v historii hnací techniky

Během celé doby elektrické hnací techniky lze identifikovat tři podstatné události:

- objev jednosměrného motoru v roce 1833;

- objev trojfázového motoru v roce 1889;

- první sériová výroba měničů frekvence v roce 1968.

Od zavedení řízení otáček prostřednictvím měniče frekvence byl těžištěm rozvoj hnací techniky, která je neustále ovlivňována zlepšováním řízení otáček a krokem od jednotlivých řízených motorů k výkonným systémům automatizace. Podstatným prvkem bylo vítězné tažení mikroelektroniky a v druhém kroku digitální zpracování signálů. Právě to bylo určujícím faktorem při rozvoji decentrálních řešení pohonu a síťové automatizace.

Analogová řešení jsou začátkem

Už v roce 1968 představil Danfoss jako první podnik v sérii zhotovený měnič frekvence. To byl vstup bezestupňového a hospodárného řízení otáček běžných trojfázových asynchronních motorů do pohonné techniky. Tyto první přístroje využívají tyristory pro střídač a řídí je impulzní amplitudovou modulací. Výkonová elektronika se chladila pomocí olejové lázně, a proto byly přístroje velké, těžké a poměrně nepraktické. Naopak uvedení do provozu bylo extrémně jednoduché: Údaje o motoru se nastavovaly propojovacím vodičem a k přizpůsobení motoru zařízení sloužilo pouze pět potenciometrů.

Prvním krokem k malým přístrojům byly modely chlazené vzduchem, které se dostaly na trh koncem 70. let minulého století. Ty už disponovaly několika funkcemi a umožňovaly i první rozšiřování dílů příslušenství. Tak například Danfoss dodával k přístrojům konstrukční řady VLT 1 až VLT 4 jako příslušenství manuální ovládací sadu, rampový generátor nebo oddělovací trafo pro přístroje bez galvanického oddělení. Možným se nyní stalo i řízení prostřednictvím SPS.

Funkce většiny přístrojů, které se tehdy nacházely na trhu, byly ještě velmi přehledné. Uživatel tak získal možnost spuštění/zastavení a reverzování (obracení) pohonu.

Reklama
Reklama
Reklama
I přes rozdílné stáří zde pracují spolehlivě vedle sebe 3 generace frekvenčních měničů firmy Danfoss. Několik rozšíření zařízení vedlo během let k použití různých konstrukčních řad.

Do hnací techniky vstupuje digitální technika

Neustále rostoucí požadavky průmyslu se postaraly o rychlý rozvoj měničů frekvence. Hledaná řešení měla být flexibilní, inteligentní a efektivní. Koncem osmdesátých let přišly první digitální série měničů, které tyto požadavky splnily. Bylo to možné díky prvním mikroprocesorům, které mohly příslušné funkce poskytnout. V roce 1989 Danfoss představil VLT 3000 - digitální sérii s integrovanou rampovou funkcí, osmi digitálními řídicími vstupy a především dostupnou obsluhou pro celý rozsah výkonu, který tehdy sahal od 0,75 do 250 kW. Současně stále víc rostla rychlost inovací u přístrojů pro řízení otáček a nabídka na trhu se zvětšovala.

Začátkem 90. let rozšířila komunikační technika funkce se svými rozhraními. Ze začátku z ještě nepřehledného počtu vlastních řešení jednotlivých výrobců se brzy vykrystalizovaly dnešní provozní sběrnicové systémy jako progresivní a všeobecně použitelné - především rozhraní Profibus, které je aktuálně nejdůležitějším a nejrozšířenějším provozním sběrnicovým rozhraním.

V následujících letech proběhl další velmi rychlý rozvoj techniky frekvenčních měničů podpořený pokrokem v oblasti mikroelektroniky, která stále více umožňovala dynamický výkon na nejmenším prostoru pro řízení. Rozvoj podporovaly i neustále narůstající požadavky průmyslu na rychlé a flexibilní přístroje, jednodušší provoz a vyšší dynamiku pro lepší optimalizaci zařízení a výrobních procesů. V neposlední řadě přitom hrála samozřejmě roli i rostoucí globalizace s potřebami mezinárodních trhů stejně jako i s vyšším konkurenčním a cenovým tlakem.

Bezestupňové a hospodárné řízení otáček motorů začíná ve společnosti Danfoss již v roce 1968, kdy jako první představila v sérii zhotovený měnič frekvence.

Kompaktní řešení - motor s měničem frekvence

Vedle dalšího rozvoje digitálních měničů frekvence, které se například objevily u firmy Danfoss při představení různých sérií pro různé aplikace, spatřila světlo světa další zajímavá varianta řízení otáček. Pro kompaktní a decentrálně sestavená zařízení si průmysl žádal integrované řešení skládající se z moderního měniče a standardního asynchronního motoru. Tak přišly na trh motory s frekvenčním měničem. Běžně se výkony takového hnacího řešení pohybují mezi 0,3 a 7,5 kW. Vyznačují se redukovanou kabeláží motoru, menším propojením vodiči, nízkými prostorovými nároky pro skříňový rozvaděč a úsporou nákladů díky jednoduššímu provozu. I dnes se tato řešení používají především v autonomních a decentrálně koncipovaných zařízeních.

Modulární systémový design a víc inteligence v pohonu

První léta tohoto století jsou ovlivněna kompaktními modulárními systémy. Je možno je jednoduše a efektivně sestavit v modulární technice tak, že uživatel získá systém přesně přizpůsobený jeho potřebám. Získá možnost rozšířit systémy i později nebo možnost jejich lepšího přestavení na změněné koncepty zařízení, případně nové procesy - jednoduše a bez námahy.

Současně jde trend dál až po větší inteligenci v pohonu. Mnohé funkce, které převzalo centrální řízení, se nyní dostaly do měniče, který tím odlehčil řídicím systémům pro další úkoly a komplexnější programové průběhy. Integrovány mohly být i bezpečnostní funkce, jako je bezpečný stop (safe stop) a jiné bezpečné funkce, jako např. integrované vyhodnocování a řízení motoru v prostředí s nebezpečím výbuchu (ex zóna). Přizpůsobit pohon požadavkům uživatele je možné prostřednictvím volně programovatelných rozšíření. I opatření ohledně elektromagnetické kompatibility (EMC) získala na významu. Rozšiřující se používání měničů frekvence podporuje i zpětné účinky na napájecí síť. Danfoss proto nabízí již dlouhou dobu filtry EMC integrované do měničů frekvence, které dodržují příslušné mezní hodnoty.

Aktuální druh výrobků VLT z roku 2007. Vedle modulární platformy frekvenčního měniče VLT AutomationDrive, HVAC Drive a AQUA Drive zahrnuje i nejmenší měnič VLT MicroDrive pro sériové přístroje a kompaktní měnič VLT 2800. Pro decentrální koncepce zařízení je k dispozici motor s měničem frekvence VLT FCM 300 a VLT FCD 300.

Energeticky efektivní pohony dobývají zařízení

Pro budoucnost přebírá hnací technika další důležitý úkol, který pro podnikání a společnost získává stále větší váhu: efektivní zacházení s energií. Nezávislé instituce totiž vypočítaly potenciál úspory energie pomocí hnací techniky až o 27,5 miliardy kWh (11% současné spotřeby energie v této oblasti), což odpovídá finančnímu zatížení 2,2 miliardy EUR. Přitom je důležitá i změna myšlení u investujících podniků, které nyní zahrnují do nákladů nejen pořizovací náklady, ale i náklady na životní cyklus. Protože ty se skládají většinou až z 90 % z nákladů na energii.

Ing. Viktor Hašpl

Danfoss

//www.danfoss.cz/

Viktor.Haspl@danfoss.com

Reklama
Vydání #11
Kód článku: 81118
Datum: 19. 11. 2008
Rubrika: Trendy / Pohony
Autor:
Firmy
Související články
Místo převodovky řemenové pohony

Synchronní řemeny se v mnoha průmyslových odvětvích prosazují jako nejlepší volba.

Lineární vedení NSK s vylepšeným těsněním

Společnost NSK představila na veletrhu EMO 2019 optimalizovanou řadu válečkového vedení RA s vylepšeným těsněním. Lineární vedení RA jsou vybavena novými těsněními V1 a vylepšeným krytem, které pomáhají prodloužit životnost a spolehlivost obráběcích strojů.

Řemenové převody přinášejí dynamiku do intralogistiky

Na hannoverském veletrhu se mohli návštěvníci seznámit s inovativními řešeními pro skladovou logistiku, jež vyvinula společnost Continental. Jedná se například o ozubené řemeny Conti Synchrodrive, které nacházejí uplatnění u sloupových zakladačů vysokoregálových skladů, ploché pásy Conti Polyflat pro zdvihací a závěsné systémy či drážkové řemeny Conti Multirib, které se používají v pohonu válečkových tratí.

Související články
Ready made lineární osy s ozubeným řemenem

Pomocí lineární osy je realizován pohyb v přímém směru a jedná se tak o výborný výchozí konstrukční prvek pro stavbu strojů, automatizačních linek a polohovacích zařízení s potřebou přesného lineárního pohybu ve více osách (typicky například CNC stroje). V posledních letech došlo navíc k výraznému snížení cen a lineární osy se tak stávají dostupné i pro dosud zapovězené oblasti. V neposlední řadě je podstatnou výhodou u tzv. ready made produktů dodávka již smontovaného dílu připraveného k okamžitému použití v zákaznické aplikaci.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Nová koncepce dvoupotrubních centrálních mazacích systémů

Oproti jiným typům ztrátových centrálních mazacích systémů, dále jen CMS, mají dvoupotrubní mazací systémy zásadní přednost v tom, že dávkovače jsou plněny novým mazivem přetlakově. To je předpoklad pro spolehlivé mazání strojů a strojních zařízení.

Kompaktní pohony s dutou hřídelí

Kompaktní, robustní, cenově výhodné… Jsou-li stanoveny požadavky na stroje, musí zareagovat i poskytovatelé řídicí a pohonné techniky. Jejich inovace jsou důležité pro vývoj konstrukcí strojů.

Inteligentní motor střižený na míru

Mechatronická pohonná jednotka g350 představuje nový kompaktní mechatronický pohonný balíček, který firma Lenze uvádí na trh ve třech výkonnostních provedeních. Zařízení je koncipováno speciálně pro horizontální přepravní techniku.

Výpočet zbývající doby běhu valivých ložisek

Na veletrhu Hannover Messe 2016 představila společnost Schaeffler novou digitální službu – výpočet nominální zbývající doby běhu valivých ložisek v provozu na základě reálného souboru zatížení.

Bezúdržbové klínové řemeny

U klínových řemenů uživatelé oceňují tichý chod, jednoduchou instalaci a funkci bezpečnostní spojky při přetížení, kterou klínové řemeny plní díky možnosti krátkodobého prokluzu. Nicméně klínové řemeny vyžadují ne vždy levnou a snadnou údržbu. Obzvláště v nepřetržitých provozech či těžko dostupných pohonech se obecné doporučení kontrolovat a dopínat klínové řemeny každých 2 000 provozních hodin obtížně splňuje. Výsledkem bývají ztráty účinnosti, energie a krátká životnost pohonu. Klínové řemeny, jak je známo, bez dopnutí prokluzují. Co ale bývá zanedbáváno, je vliv zvýšených vibrací při nízkém napnutí klínových řemenů. Tyto vibrace mají velmi negativní vliv na životnost ložisek a jiných součástí zařízení. Zde se zaměříme na správnou údržbu a na novinku na trhu – bezúdržbové klínové řemeny.

Univerzální kyvný pohon

Modulární, odolný, univerzální – to jsou hlavní vlastnosti nového čtvrtotáčkového pohonu DFPD společnosti Festo. Tento pohon s ozubeným hřebenem a pastorkem je určen pro splnění nejrůznějších požadavků ve zpracovatelském průmyslu.

Certifikace testovacího postupu pro výpočty životnosti valivých ložisek

Certifikátor Germanischer Lloyd (GL) udělil společnosti Schaeffler osvědčení „Assessment of the method to investigate rolling bearing rating life“ (Posouzení metody zjišťování jmenovité životnosti valivých ložisek). Poprvé tak byl certifikován samotný postup, a ne každý jednotlivý faktor ovlivňující životnost, jak bylo dosud vyžadováno.

Ložiska pro lineární pohyb

Během posledních let se neustále zvyšují nároky na moderní lineární technologii, zejména pokud jde o únosnost, tuhost a životnost. Souběžně však rostou rovněž požadavky uživatelů na jednoduchost montáže a snižování nákladů na údržbu. Aby firma SKF dokázala uspokojit všechny tyto požadavky zákazníků, přichází na trh s novou řadou D lineárních kuličkových ložisek LBC.

Kuličkové šrouby a matice ve stavbě CNC obráběcích strojů, část 5.

V současné době se jako jedna z několika možných alternativ využívá ve stavbě obráběcích center pro realizaci přímočarých posuvů elektromechanická posuvová soustava tvořená servomotorem s kuličkovým šroubem a maticí. Princip kuličkového šroubu a matice je znám více než sto let. V tomto seriálu vás krok za krokem provedeme zajímavým světem tohoto typu pohybových (polohovacích) šroubů.

Spojky pro malé momenty i pro těžký provoz

Výrobce pohonů společnost Enemac je dodavatelem hřídelových spojek s rozsahem krouticích momentů od 0,2 do 130 000 Nm, které nacházejí uplatnění v nejširších oblastech průmyslu.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit