Directe koppelregeling

Technologie

Maximaal vermogen volledig onder controle

In 1977 was Emotron het eerste bedrijf dat een frequentieregelaar op basis van PWM-signalen (Pulse Width Modulation) introduceerde. Andere ontwikkelingen leidden in 1998 tot een van de eerste marktintroductie van frequentieregelaars met directe koppelregeling.

De reactietijd van de Emotron-technologie is bijzonder snel, omdat het werkelijke en het vereiste koppel 40.000 keer per seconde worden vergeleken. De frequentieregelaars kunnen het hoogst mogelijke koppel per ampère met een normale industriële motor leveren, waarbij de motor kan worden geregeld zonder rotorsensor en toch de volledige controle over het koppel en de snelheid behouden blijft.

Minder storing door directe koppelregeling

De methode voor directe koppelregeling die door Depenbrock en Takahashi is uitgevonden, biedt een zeer efficiënte regeling van dynamische en veeleisende toepassingen. De Emotron-techniek reageert snel op piekbelastingen, abrupte veranderingen in de belasting of onjuist ingestelde aanlooptijden. Dit is zeer waardevol, bijvoorbeeld 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 afgestemd op de grootte of het type materiaal.

Piekkoppel tot 400 %

Door de meting van de motorstroom en -spanning kunnen het motorkoppel en de motorsnelheid continu en uiterst nauwkeurig, in real-time worden geregeld. De frequentieregelaars van Emotron werken op basis van een directe regeling van de magnetische flux en het koppel van de aangesloten elektromotor. Door de hoge nauwkeurigheid van de flux- en koppelmeting kan het piekkoppel van de motor worden verhoogd tot 400% van het nominale koppel, zelfs bij 0 tpm. Dit hoge koppel is alleen mogelijk als de frequentieregelaar op de benodigde stroom is afgestemd.

Stroom-/koppelverhouding van 1:1

Bij een directe koppelregeling kan de koppel-/stroomverhouding boven het nominale koppel lineair worden genoemd. Dit betekent bijvoorbeeld dat 200% stroom resulteert in 200% koppel, vergeleken bij ongeveer 150% koppel bij 200% stroom zonder directe koppelregeling. Hierdoor kan de overbelastingscapaciteit die nodig is om de Emotron-frequentieregelaar de volledige controle over de motor te laten behouden, aanzienlijk lager zijn dan zonder een directe koppelregeling.

Ingebouwde remfuncties

De directe koppelregeling met de geïntegreerde vectorrem van de frequentieregelaar zorgt voor snel en veilig remmen. De remenergie wordt door de motor zelf gedissipeerd, waardoor onderbrekingen door overmatige remspanning worden voorkomen. Het beschikbare remkoppel wordt verdubbeld ten opzichte van conventionele remmethoden. In de meeste gevallen zijn er geen mechanische remmen nodig – er zijn alleen remchoppers en remweerstanden nodig voor een zeer korte remtijd.

Geen foutieve overstroomtrips

Frequentieregelaars met directe koppelregeling werken door het motorkoppel te regelen en de flux voorkomt foutieve trips als gevolg van schokbelastingen, netstoringen of onjuist ingestelde aanlooptijden. Dat komt door de snelle reactie en nauwkeurige regeling van de motorflux op basis van het motormodel dat in de software wordt gebruikt. Elke schakeling van de frequentieregelaar houdt rechtstreeks verband met de elektromagnetische status van de motor, waardoor het systeem altijd soepel en nauwkeurig wordt geregeld.

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. De berekende actuele waarden en de referentiewaarden worden met een uiterst hoge berekeningsfrequentie met elkaar te vergeleken en kan er 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. Samen met de superieure remcapaciteit en nauwkeurige regeling van acceleratie en deceleratie, geeft dit een koppelreactietijd van minder dan 1 ms en een snelheidsnauwkeurigheid van ± 0,1% van het nominale toerental, zelfs zonder afzonderlijke sensor op de motor. Typische waarden met conventionele sensorloze vectorregeling zijn een koppelreactie van 50-100 ms en een snelheidsnauwkeurigheid van ±1-2%.