Управление электродвигателем с тормозом с помощью частотника

[Rock87]

Переделываю итальянскую установку. На ней имеется асинхронный трехфазный электродвигатель со встроенным тормозом. Тормоз (как я понял) имеет 3 катушки, которые прямо в клеммной коробке двигателя включаются в трехфазную сеть.
Частота вращения двигателя регулируется частотником.
И тут у меня такой вопрос. Двигатель у нас работает в повторно-кратковременном режиме. При старте мы плавно раскручиваем двигатель до половины от номинальных оборотов. При этом частотник выдает на выходе плавно нарастающее напряжение (от 0 до 110 В) и частоту (от 0 до 25 Гц). При этом электромагнит тормоза (который в двигателе) включится (притянет якорь) при каком-то напряжении. Т.е. в начальный момент частотник пытается провернуть заторможенный двигатель?
Подозреваю что что-то в моих рассуждениях не верно. Помогите разобраться.

[vodav]

Модель частотника? Настройки тормоза?

[pike]

При этом частотник выдает на выходе плавно нарастающее напряжение (от 0 до 110 В) и частоту (от 0 до 25 Гц).

Обычные ПЧ имеют очень маленький диапазон отклонения напряжения на выходе от номинала (в случае европейского 3 фазника - это 380 В) и регулируют в основном выходную частоту. Или вы что-то путаете, или у вас специальный преобразователь и двигатель.

При этом электромагнит тормоза (который в двигателе) включится (притянет якорь) при каком-то напряжении. Т.е. в начальный момент частотник пытается провернуть заторможенный двигатель?

В подъемных механизмах с ПЧ это происходит следующим образом: по достижении заданного момента (момент удержания) срабатывает выход ПЧ размыкающий тормоз и начинается плавное раскручивание двигателя до заданных оборотов.

[Rock87]

Модель частотника? Настройки тормоза?

Частотник Hitachi L200

[Rock87]

Обычные ПЧ имеют очень маленький диапазон отклонения напряжения на выходе от номинала (в случае европейского 3 фазника - это 380 В) и регулируют в основном выходную частоту. Или вы что-то путаете, или у вас специальный преобразователь и двигатель.

Скорее всего я путаю. Частотник самый обычный (Hitachi L200). Но тогда как понимать следующее:



На рисунке вольт-частотная характеристика частотника. Глядя на нее я и сделал вывод что напряжение на выходе частотника изменяется вместе с частотой в широких пределах. Я не прав?

В подъемных механизмах с ПЧ это происходит следующим образом: по достижении заданного момента (момент удержания) срабатывает выход ПЧ размыкающий тормоз и начинается плавное раскручивание двигателя до заданных оборотов.

У меня тормоз включается при подаче напряжения на мотор.

На ней имеется асинхронный трехфазный электродвигатель со встроенным тормозом. Тормоз (как я понял) имеет 3 катушки, которые прямо в клеммной коробке двигателя включаются в трехфазную сеть.

Т. е. электромагнит подключен параллельно двигателю.

[spectrum48k]

Обычные ПЧ имеют очень маленький диапазон отклонения напряжения на выходе от номинала (в случае европейского 3 фазника - это 380 В) и регулируют в основном выходную частоту. Или вы что-то путаете, или у вас специальный преобразователь и двигатель.

Скорее всего я путаю. Частотник самый обычный (Hitachi L200). Но тогда как понимать следующее:



На рисунке вольт-частотная характеристика частотника. Глядя на нее я и сделал вывод что напряжение на выходе частотника изменяется вместе с частотой в широких пределах. Я не прав?

В подъемных механизмах с ПЧ это происходит следующим образом: по достижении заданного момента (момент удержания) срабатывает выход ПЧ размыкающий тормоз и начинается плавное раскручивание двигателя до заданных оборотов.

У меня тормоз включается при подаче напряжения на мотор.

На ней имеется асинхронный трехфазный электродвигатель со встроенным тормозом. Тормоз (как я понял) имеет 3 катушки, которые прямо в клеммной коробке двигателя включаются в трехфазную сеть.

Т. е. электромагнит подключен параллельно двигателю.

При использовании ПЧ схема подключения электромагнита к двигателю очень сомнительна :) необходимо управлять электромагнитом от отдельного контактора, а контактором через дискретный выход ПЧ как и упоминалось выше

[VaBo]

необходимо управлять электромагнитом от отдельного контактора, а контактором через дискретный выход ПЧ как и упоминалось выше

Нереально, я встречал такие двигатели, там для расцепления используется поле ротора, отдельных выводов тормоза нет.

[Михайло]

Частотное регулирование двигателя с конусным ротором

[spectrum48k]

Если ТС сделал вывод о трех катушках, то возможно он видит физически их выводы параллельно обмоткам? Если действительно там конус, тогда действительно придется играться с вольт-частотной характеристикой..

[Никита]

А я вот тут задумался... Если отбросить типовые решения, типа управления тормозом через дискрет или конусного ротора, что мешает использовать его (тормоза) включение параллельно обмоткам? Если ТС не ошибается, и 110В действительно соответствуют 25 герцам, т.е. частотник работает с линейной характеристикой u/f, то, пренебрегая активным сопротивлением катушки, считаем что ток в ней постоянен за счет компенсации изменения XL изменением напряжения. Тогда постоянны и ампер-витки, а т.к. геометрия не меняется - то и работа тормоза тоже меняться не должна. Кто поправит?

[Jackson]

Никита , а нет опасений того что при пуске тормоз отпустит раньше чем двигатель наберёт момент (привод покатится в обратную сторону)? Нет ли также опасения что при остановке тормоз зажмёт вал раньше чем исчезнет момент на валу? И нет ли опасения что катушка тормоза (сама обмотка или контактор) сгорит к чертям из-за низких частот? Плюс ещё сейчас контакторы пошли электронные, чёрт его знает как себя поведут....

Это просто вопросы.

[Никита]

Так это я и пытаюсь понять. В предположении что доп. аппаратов нет, т.е. катушки тормоза запараллелены с обмотками двигателя и подключены к частотнику, снижающему напряжение пропорционально частоте. Тогда напряжение на катушках меняется вместе напряжением якоря машины. На низкой частоте получит низкое напряжение, на номинальной - номинальное. Сгореть не должна. В конце концов, ее режим не сильно отличается от обмоток статора. Сначала втягивание, потом удержание.
А вот по моменту как раз и вопрос. В статике все должно быть красиво, линейная зависимость обеспечивает постоянный момент. Но вот момент при пуске, когда точка находится на нижней части мех. характеристики с обратным наклоном меня чем-то в глубине души смущает. Чувствую подвох, но обосновать не могу. Поэтому и спрашиваю мнения форумчан.

[Jackson]

Аааа, тогда ясно.
Глядя на всё это, хочется тормоз запитать в обход частотника отдельно. Так оно спокойнее.

[alex_ugrumov]

Аааа, тогда ясно.
Глядя на всё это, хочется тормоз запитать в обход частотника отдельно. Так оно спокойнее.

Запитать то конечно в обход. А управлять (если всё таки тормоз отдельно управляется а не как у ТС) всё-таки лучше через спец. выход частотника. Частотник лучше знает когда ему снять тормоз, когда оставить.

[Jackson]

Запитать то конечно в обход. А управлять (если всё таки тормоз отдельно управляется а не как у ТС) всё-таки лучше через спец. выход частотника.

Безусловно!

[Rock87]

Если ТС сделал вывод о трех катушках, то возможно он видит физически их выводы параллельно обмоткам? Если действительно там конус, тогда действительно придется играться с вольт-частотной характеристикой..

Да, физически вижу выводы катушек тормоза, впрочем как и сами катушки и весь тормоз. Катушка электромагнита тормоза физически подключена параллельно мотору (прямо в его же клеммной коробке). При отсутствии питания тормоз затормаживает вал ротора (на валу диск к которому прижимается, за счет пружин, фрикционная накладка). При подаче питания, электромагнит оттягивает фрикционную накладку, преодолевая усилия пружин.

Никита , а нет опасений того что при пуске тормоз отпустит раньше чем двигатель наберёт момент (привод покатится в обратную сторону)? Нет ли также опасения что при остановке тормоз зажмёт вал раньше чем исчезнет момент на валу? И нет ли опасения что катушка тормоза (сама обмотка или контактор) сгорит к чертям из-за низких частот? Плюс ещё сейчас контакторы пошли электронные, чёрт его знает как себя поведут....

Это просто вопросы.

Да, да, да. Вот именно эти вопросы хотелось бы обсудить. В нашем случае двигатель приводит в действие поворотное устройство (вращает барабан). Частотник нужен, чтобы обеспечить плавный разгон и плавное торможение перед точкой останова. Т. е. график зависимости выходной частоты/напряжения от времени имеет вид трапеции. Так вот, в начальный момент плавного разгона, я думаю, может быть такая ситуация, что напряжения может быть не достаточно для растормаживания тормоза и двигатель хотел бы провернуться, но не может.
Ну и в конечный момент торможения (снижения выходной частоты/напряжения до нуля), такая же фигня. Тормоз сработает чуть раньше чем положено.
А вообще хотелось бы добавить, что установка (машина, оборудование) честно отработало уже не один год и никаких проблем. Так что, может быть, эта схема вполне рабочая?

Запитать то конечно в обход. А управлять (если всё таки тормоз отдельно управляется а не как у ТС) всё-таки лучше через спец. выход частотника.

Безусловно!

Я, кстати, не нашел такого "спец. выхода". Как он может называться?

[VaBo]

Я, кстати, не нашел такого "спец. выхода". Как он может называться?

Ищите в таблице возможных функций встроенного реле.

[Jackson]

Если ТС сделал вывод о трех катушках, то возможно он видит физически их выводы параллельно обмоткам? Если действительно там конус, тогда действительно придется играться с вольт-частотной характеристикой..

Да, физически вижу выводы катушек тормоза, впрочем как и сами катушки и весь тормоз. Катушка электромагнита тормоза физически подключена параллельно мотору (прямо в его же клеммной коробке).

Никита , а нет опасений того что при пуске тормоз отпустит раньше чем двигатель наберёт момент (привод покатится в обратную сторону)? Нет ли также опасения что при остановке тормоз зажмёт вал раньше чем исчезнет момент на валу? И нет ли опасения что катушка тормоза (сама обмотка или контактор) сгорит к чертям из-за низких частот? Плюс ещё сейчас контакторы пошли электронные, чёрт его знает как себя поведут....

Это просто вопросы.

Да, да, да. Вот именно эти вопросы хотелось бы обсудить. В нашем случае двигатель приводит в действие поворотное устройство (вращает барабан). Частотник нужен, чтобы обеспечить плавный разгон и плавное торможение перед точкой останова.

В таком случае и обсуждать нечего. Тормоз надо питать отдельно в обход частотника, ИМХО это однозначно.

[Михайло]

Я, кстати, не нашел такого "спец. выхода". Как он может называться?

Такого спецвыхода может и не быть в частотнике в принципе. Он существует в моделях подороже. Например, я как-то использовал частотник Sinamics G120, заказывал к нему реле тормоза. Нужно было управлять скиповым подъемником - ну лифт, поднимаемый тросом. Просто подключил тормоз и частотник все сделал сам просто на удивление: преднатяг перед срабатыванием тормоза, мягкий подхват после отпускания.

[Никита]

Так вот, в начальный момент плавного разгона, я думаю, может быть такая ситуация, что напряжения может быть не достаточно для растормаживания тормоза и двигатель хотел бы провернуться, но не может.
Ну и в конечный момент торможения (снижения выходной частоты/напряжения до нуля), такая же фигня. Тормоз сработает чуть раньше чем положено.

Если тормоз именно электромагнитный, то правильнее говорить о токе, еще точнее - о магнитном потоке или потокосцеплении. А они как раз будут примерно постоянны. Ток может снизиться, если снижать напряжение при большом активном сопротивлении катушки, но, как правило, аппараты переменного тока имеют его достаточно малым. Впрочем, при наличии под рукой измерителя RCL все просто и считаемо. Справедливо для линейной вольт-частотной характеристики, но 110В/25Гц ей и соответствуют, если речь о фазном напряжении (которого в частотнике нет в принципе).
Если же считать катушки чисто индуктивными, то их сопротивление тоже линейно снижается со снижением частоты. В результате, по закону Ома, ток будет постоянным. Именно поэтому частотник и снижает напряжение при снижении частоты, иначе можно спалить двигатель.

А вообще хотелось бы добавить, что установка (машина, оборудование) честно отработало уже не один год и никаких проблем. Так что, может быть, эта схема вполне рабочая?

А в связи с чем было нарушено "золотое правило" "работает - не лезь! " :)

Я, кстати, не нашел такого "спец. выхода". Как он может называться?

[/quote]
А я ради спортивного интереса камасутру от него посмотрел. Хотя нет, камасутра - это от моего УАЗа. Тут просто руководство.
Частотник скалярный. Умеет держать только линейную и квадратичную характеристики. Плюс немного поднять начальную точку напряжения для увеличения пускового момента. И тока тормоза тоже.
Ввиду скалярности, полностью доверять данным частотника о частоте нельзя. Тут речь о его выходной, двигатель при этом вообще может вращаться в другую сторону. Удержать стоящий двигатель он тоже не сможет. Потому об управлении тормозом речи не идет. Частотники поумнее (и подороже) это могут.
Встречный вопрос - а нужен ли тормоз в момент пуска. К валу при этом приложен какой-то отрицательный момент?

[Rock87]

А в связи с чем было нарушено "золотое правило" "работает - не лезь! " :)

В связи с тем, что деталь, которая делалась на этом оборудовании снята с производства. И мы хотим приспособить эту установку под производство другой, "новой" детали. А в работу частотника я лезть не буду. Текущее положение дел в работе этой части оборудования всех устраивает. Так что ни одно "золотое правило" не пострадает.

А я ради спортивного интереса камасутру от него посмотрел. Хотя нет, камасутра - это от моего УАЗа. Тут просто руководство.
Частотник скалярный. Умеет держать только линейную и квадратичную характеристики. Плюс немного поднять начальную точку напряжения для увеличения пускового момента. И тока тормоза тоже.
Ввиду скалярности, полностью доверять данным частотника о частоте нельзя. Тут речь о его выходной, двигатель при этом вообще может вращаться в другую сторону. Удержать стоящий двигатель он тоже не сможет. Потому об управлении тормозом речи не идет. Частотники поумнее (и подороже) это могут.
Встречный вопрос - а нужен ли тормоз в момент пуска. К валу при этом приложен какой-то отрицательный момент?

Отрицательный момент не приложен. Но барабан, который вращает двигатель, должен фиксироваться в определенных точках. В общем тут нужно затормаживать механизм когда двигатель не вращается. Итальянцы использовали для этого электродвигатель с тормозом.
А есть частотники способные удерживать положение вала ротора? А как эта функция называется?

[vodav]

А есть частотники способные удерживать положение вала ротора? А как эта функция называется?

Это называется: сервопривод. Тот же частотник, немножко сложнее математика и наличие абсолютного энкодера.

[Никита]

А это не функция. Это больше рекламная фича. Точнее, набор разных настроек аппарата с векторным управлением потоком, при которых он теоретически сможет поддерживать скорость за гранью скольжения. А для реального применения - все таки лучше воспользоваться энкодером, благо очень многие векторные частотники функцию работы с датчиком положения имеют с рождения.
Все опять же зависит от нагрузки и требуемой точности. На вашем механизме, при условии отсутствия активного статического момента, с этим справится любой частотник, т.к., если я Вас верно понял - нагрузка самопроизвольно вращаться не будет. На лифте небольшое проседание кабины в момент начала подъема тоже некритично. А вот в разнообразном позиционировании или технологии с несколькими синхронизированными двигателями - уже хуже, тут пользуют энкодеры. Ну и опять же, от механики зависит. Может быть прямой привод от вала, а может стоять такой редуктор что плюс-минус три оборота в минуту никто и не заметит за время пуска.
В любом случае, режим стоящего под током двигателя долго продолжаться не может. Сгорит он без вентиляции. Тормоз на время стоянки все равно нужен.