Pagina afdrukken

PRODUCTNIEUWS

Directe koppelregeling voor efficiëntie en nauwkeurigheid

In 1998 bracht Emotron een van de eerste frequentieregelaars met directe koppelregeling op de markt. Deze precisietechniek biedt een hoge efficiëntie en nauwkeurigheid in dynamische toepassingen. Volledig koppel bij nulsnelheid en nauwkeurige regeling van acceleratie en deceleratie zorgen samen voor een volledige controle over het vermogen. En bij dit alles wordt de motor gebruikt als sensor.

[19 januari 2010]

De directe koppelregeling van Emotron is een superieure techniek voor machines waarvoor een nauwkeurige regeling van snelheid en koppel is vereist. De cijfers spreken voor zich: gegevens worden 40.000 maal per seconde bijgewerkt, 400 procent van het nominale koppel bij 0 tpm, koppelreactie sneller dan 1 ms en snelheidsnauwkeurigheid van ± 0,1% van het nominale toerental. In veel gevallen wordt dit zelfs behaald zonder gebruik te maken van een afzonderlijke snelheidssensor.

Spectaculaire introductie in 1998

Tom Jönsson van de R&D-afdeling van Emotron is vanaf het eerste begin betrokken geweest bij het project bij Emotron. Hij kan zich de spectaculaire introductie op de vakbeurs in 1998 nog goed herinneren:

"De precisieregeling die we realiseren zonder encoderterugkoppeling werd gedemonstreerd met een bowlingbal die in de lucht werd gegooid en keer op keer zachtjes landde op exact de juiste plaats. Dit trok veel aandacht en we hadden de grootste moeite om bezoekers ervan te overtuigen dat dit echt werd bereikt zonder gebruik te maken van sensoren."

40.000 maal per seconde voor een hoge nauwkeurigheid

De directe koppelregeling beschermt het proces tegen onderbrekingen door uiterst snel te reageren op piekbelastingen, abrupte veranderingen in de belasting of onjuist ingestelde aanlooptijden. Het actuele koppel wordt maar liefst 40.000 maal per seconde vergeleken met het benodigde koppel, met behulp van een snelle DSP (digitale signaalprocessor). Dit is bijvoorbeeld waardevol in kraanbesturingen waarbij frequente en kritische starts en stops de directe beschikbaarheid van een hoog koppel noodzakelijk maken of in brekertoepassingen waarbij de snelheid snel moet worden aangepast aan het type materiaal of de grootte van het materiaal.

De snelheidsregelaar van Emotron frequentieregelaars zorgt voor een efficiënte werking door de snelheid onmiddellijk aan te passen aan veranderingen in de belasting. Dit is bijvoorbeeld waardevol in kraanbesturingen waarbij frequente en kritische starts en stops de directe beschikbaarheid van een hoog koppel noodzakelijk maken of in brekertoepassingen waarbij de snelheid snel moet worden aangepast aan het soort materiaal of de grootte van het materiaal.

Piekkoppel tot 400 procent

De frequentieregelaar kan het hoogst mogelijke koppel per ampère met een normale industriële motor leveren, waarbij het mogelijk is om de motor te regelen zonder gebruik te maken van een snelheidssensor en toch de volledige controle over het koppel en de snelheid te behouden. Door meting van de motorstroom en -spanning kunnen het motorkoppel en de motorsnelheid continu, en uiterst nauwkeurig, in real time worden geregeld. Frequentieregelaars van Emotron werken op basis van een directe regeling van de magnetische flux en het koppel van de aangesloten elektromotor. De hoge nauwkeurigheid van de flux- en koppelmeting maakt het mogelijk om het piekkoppel van de motor te verhogen tot 400 procent van het nominale koppel, zelfs bij 0 tpm. Om een dergelijk hoog koppel te realiseren, moet de frequentieregelaar zijn afgestemd op de benodigde stroom.

Stroom-koppelverhouding bedraagt 1:1

Bij een directe koppelregeling kan de koppel-stroomverhouding boven het nominale koppel lineair worden genoemd. Dit betekent bijvoorbeeld dat 200 procent stroom resulteert in 200 procent koppel. Hierdoor kan de overbelastingscapaciteit die nodig is om de frequentieregelaar de volledige controle over de motor te laten behouden, aanzienlijk lager zijn dan het geval zou zijn zonder een directe koppelregeling.

Hoge dynamiek zonder encoderterugkoppeling

Het essentiële deel van de directe koppelregeling is het motormodel, dat zorgt voor nauwkeurige schattingen van de actuele flux en het actuele koppel van de motor. Door de berekende actuele waarden en de referentiewaarden met een uiterst hoge berekeningsfrequentie met elkaar te vergelijken, kan een teruggekoppeld systeem met flux- en koppelregeling worden gerealiseerd. Alle relevante motorparameters worden automatisch gemeten, de traagheid van de belasting wordt gecontroleerd en de interne parameters worden op basis hiervan automatisch ingesteld. Dit resulteert in een koppelreactietijd van minder dan 1 ms en een snelheidsnauwkeurigheid van ± 0,1% van het nominale toerental, zelfs zonder afzonderlijke sensor op de motor.

Verdubbeld remkoppel

In kraantoepassingen werkt de directe koppelregeling samen met de remchoppers van de frequentieregelaar om ervoor te zorgen dat het remvermogen op exact het juiste moment wordt in- en uitgeschakeld. Dit betekent dat de motor het benodigde koppel kan leveren op het moment dat de mechanische rem wordt vrijgegeven. Tijdens het afremmen van een zware last wordt het benodigde koppel gehandhaafd, terwijl de snelheid continu wordt verlaagd richting nul. De last wordt veilig neergezet voordat de mechanische rem zelfs maar wordt geactiveerd.

Geen foutieve overstroomtrips

Frequentieregelaars met directe koppelregeling werken op basis van een directe regeling van motorkoppel en -flux. Hierdoor worden foutieve trips als gevolg van schokbelastingen, netstoringen of onjuist ingestelde aanlooptijden op effectieve wijze geëlimineerd. Elke schakeling door de frequentieregelaar is direct gerelateerd aan de elektromagnetische status van de motor, wat resulteert in een soepele en nauwkeurige regeling op elk moment.

Gebruikersvriendelijkheid en nieuwe functionaliteit

De directe koppelregeling is nu een volwassen technologie, maar het werk voor de R&D-afdeling van Emotron is nog niet afgelopen:

"We richten ons op een verdere verbetering van de gebruikers-vriendelijkheid en op het implementeren van nieuwe functies en communicatieopties", zegt Tom Jönsson. "Ons doel is om de procesprestaties bij onze klanten continu te verbeteren met behulp van deze techniek."