Modern motortechnológiák kezelése frekvenciaváltókkal
Ha az iparban egy motornak „csak forognia” kell, a hálózatra kapcsoljuk. Ha azonban úgy kell forognia, hogy alkalmazkodjon a változó technológiai környezethez, és ne fogyasszon feleslegesen energiát – mint például egy ipari szellőztetőrendszer ventilátoránál –, egyre gyakrabban frekvenciaváltót iktatunk közbe. A korszerű frekvenciaváltók a korszerű motorok széles választékával képesek együttműködni.
A fosszilis energiahordozók kimerülése, az éghajlatváltozás és a légszennyezés – csak néhány érv az energiafelhasználás radikális csökkentése mellett. Az Európai Unió által 2020-ra kitűzött ambiciózus energiamegtakarítási és szén-dioxid csökkentési cél eléréséhez nagy erőfeszítésre lesz szükség. A cél eléréséhez jó szolgálatot tehet a 2009-ben elfogadott ErP (Energiával kapcsolatos termékek – Energy Related Products) direktíva. Az EU a hajtásrendszerekben látja a legnagyobb energiamegtakarítási lehetőséget, mivel a villamos motorok folyamatok millióinak működtetésében vesznek részt. Az ipari energiafelhasználás kétharmada ered a motorok fogyasztásából. Ráadásul nemcsak az iparban működnek villamos hajtások, hanem a kereskedelmi szektorban és az állami intézményekben is.
Egyedül Németországban évente 38 milliárd kilowattórát lehetne megtakarítani a hagyományos hajtásrendszerek korszerűsítésével. Európai szinten ez évente 135 milliárd kilowattórát jelentene, ami 69 millió tonna szén-dioxid kibocsátásának felel meg. A környezet védelmét és a globális felmelegedés visszafogását szolgáló EU-célok eléréséhez a tagállamok megállapodtak a motorokra vonatkozó hatékonysági osztályok bevezetésében és a minimális hatékonysági szintek kötelező teljesítésében. Az EN60034/30 és az EN60034/30-1 szabvány a legalacsonyabb hatásfokú motorokat az IE1-osztályba sorolja, míg a legmagasabb hatásfokúakat az IE4-osztályba. Az egyre szigorodó előírások új motortechnológiák megjelenéséhez vezettek. Az ErP-direktíva határidőket szab meg a különböző hatékonysági osztályok kötelező használatához. A folyamat soron következő fázisa szerint a jövő év első napjától kezdve a 7,5 kW és 315 kW közötti motorteljesítmény-tartományban csak az IE3-osztály (vagy frekvenciaváltóval meghajtva IE2-osztály) előírásait teljesítő motor használható.
Hogyan tudjuk elérni az egyre szigorodó előírások által megkövetelt új hatékonysági szinteket? Ez az aszinkronmotorokban az állórész és a forgórész veszteségeinek minimalizálásával, jobb vezetőanyagok alkalmazásával valósítható meg (például a rövidre zárt forgórészt (kalickát) a megszokott alumínium helyett rézből készítik).
A Danfoss VLT Automation Drive frekvenciaváltó alapkivitelben is többféle váltakozó áramú motort tud hajtani
Az aszinkronmotor robusztus és megbízható
Az 1889-ben kifejlesztett aszinkronmotor még mindig az ipari szektor megbízható igáslova. A kalickás forgórészű aszinkronmotor kivételesen megbízható és robusztus, mivel nem tartalmaz semmiféle kopásnak kitett elektromos alkatrészt (kommutátort vagy kefét). A lágyindítók és a frekvenciaváltók megjelenése még inkább népszerűvé tette ezt a motortípust. Az aszinkrongépek hatásfokának növelésének egyik módja a rézből készült forgórész használata. Kialakításuk lényegében megyegyezik a megszokott aszinkronmotorokéval, csak a forgórész vezetőit készítik alumínium helyett rézből. Ennek segítségével az aszinkrongépek is el tudják érni az IE3 hatékonysági osztályt.
Állandómágneses motor – magas hatásfok
A háromfázisú aszinkronmotoroktól eltérően az állandómágneses szinkronmotorok forgórészén nem tekercselést, hanem állandó mágneseket találunk. Mivel szinkronmotorok, ezért nincs szlip (terhelésfüggő eltérés) az állórész forgó mágneses mezejének és a forgórésznek a fordulatszáma között. A forgórész szükséges mágnesezését állandó mágnesek állítják elő, számottevő veszteségek nélkül. Az aszinkronmo-torhoz képest tehát alacsonyabbak lehetnek a forgórész veszteségei, és magasabb a motor hatásfoka. A szükséges mágnesek ritka földfémekből készülnek, az áruk pedig magas.
Az állandómágneses szinkronmotorok – a meghajtó váltakozó feszültség frekvenciája és a fordulatszám közötti „merev” összefüggés miatt – csak frekvenciaváltóval üzemeltethetők, és gyakran igényelnek pozícióvisszacsatolást is. A Danfoss azon kevés gyártók egyike, akik képesek visszacsatolójel nélkül is működtetni az állandómágneses motorokat. A motorok hátránya magas áruk mellett a lemágneseződés veszélye, ami a magas áramok vagy a túl magas környezeti hőmérséklet esetén következhet be, de ez a gyakorlatban nagyon ritkán fordul elő. További hátrányuk az a nehézség, amit karbantartáskor az állandómágnesek okoznak. A forgórész és az állórész szétválasztásához speciális szerszámokra lehet szükség, a motor és a frekvenciaváltó közé pedig érdemes elektromos leválasztási lehetőséget is beépíteni.
Az aszinkronmotor mellett egyre terjed az állandó mágneses és a reluktancia szinkronmotorok alkalmazása is.
Az EC-motor
Az EC (elektronikus kommutációval működő) motorok sok fajtája használatos a gyakorlatban. Ezek a néhány wattos szervomotoroktól kezdve az épületgépészeti ( HVAC) rendszerekben használatos, több kilowatt teljesítményű, külső forgórészű ventilátormotorokig terjednek. A gyártók gyakran kiemelkedő hatékonyságú megoldásként hivatkoznak erre a motorfajtára. Az állandómágneses motorokhoz hasonlóan az EC-motorok forgórésze is állandómágneseket tartalmaz, a tekercselést pedig az állórészen találjuk. Az EC-motorok lényegében kefe nélküli egyenáramú motorok, ezért az EC-rövidítés helyett a motortípus angol megnevezésének (BrushLess DC) BLDC-rövidítésével is gyakran találkozhatunk. Hajtásuk általában integrált elektronikával történik.
Manapság az EC-motorokat elterjedten használják épületgépészeti területen ventilátorok hajtására. Az állandómágneses szinkronmotorokhoz hasonlóan gyakori a külső forgórészű kialakítás. A motortípus hátránya az áramfelvétel erős ingadozása (az „áramhullámosság”), valamint a „nyomatéklüktetés”, amely ventilátorhajtásnál kedvezőtlen. A motor építésmódja befolyásolja a ventilátor felépítését, ezért az EC-motoros rendszer hatásfoka rendszerint elmarad egy állandómágneses motorral és frekvenciaváltóval hajtott hagyományos ventilátorétól.
Szinkron reluktanciamotor
A gyakorlatban ma már ugyancsak terjedőben levő motorfajta a szinkron reluktanciamotor. Működési elve a mágneses vezetőképesség különbsége miatt létrejövő reluktancianyomatékon alapszik. Technológia alapjai nem újak, de a megoldás új szereplő a piacon. Növekvő népszerűségének oka, hogy az állandómágneses szinkronmotorral ellentétben a forgórészéhez nem szükséges a drága, ritkaföldfém-mágnesek használata. A motor tehát olcsó, magas hatásfokú alternatíva. A Danfoss VLT Automation Drive frekvenciaváltó alapkivitelében is képes hajtani már ezt a motortípust is.
A jelen és a közeljövő
Ahogy az a motortípusok rövid jellemzéséből is látható, az ERP-rendelet „felrázta” a villamos motorok piacát. A meglevő megoldások hátrányai a fejlesztőmunka fokozására késztetik a tervezőket. A jövőben várható a hatékonysági osztályok további szigorítása, de a ritka földfémek nehézkes elérhetősége és magas ára is újabb megoldások keresésére ösztönöz. A ferritmágnesek használata például a reluktanciamotorok újabb változataiban segédmágneseként igen bíztató fejlemény.
A felhasználók számára érdemes körültekintően tájékozódni az egyes megoldások áráról és a velük elérhető megtakarításról. Az IE3- és az IE4-hatékonysági osztályok között már nincs olyan jelentős különbség, mint az IE1 és IE2 osztályok között. A hatásfokot azonban valójában nem egy-egy részegység, hanem a rendszer szintjén kell értelmezni. A Drezdai Lég- és Hűtéstechnikai Intézet (ILK Dresden) független tanulmánya rávilágít az EC-motorok gyengéire. Az önmagában IE4-osztályú EC-motorhoz kapcsolt ventilátor a hagyományostól eltérő kialakítása miatt gyenge rendszerhatásfokot produkál, jobb választás az állandómágneses motor hagyományos ventilátorral. A magasabb hatásfokú motorok felára pár év alatt megtérül, és használatukkal teljes élettartamuk során jelentős megtakarítás érhető el.
Zajácz János – Danfoss Kft.
A korszerű, hatékony megoldást a logisztika juttatja el a felhasználóhozA logisztika szerepe napjainkban egyre inkább felértékelődik. A modern termelési folyamatoknak és a számítástechnika fejlettségének, valamint a szállítmányozás infrastruktúrájának köszönhetően a „just in time”, azaz a termékek megfelelő időben a megfelelő helyen történő rendelkezésre állása nagymértékben előtérbe kerül. Írásunkban a cégünknél, a Danfossnál alkalmazott logisztikai megoldásokat mutatjuk be.RendelésTöbb módszer létezik, amellyel az ügyfeleink által megrendelt termékeink – például frekvenciaváltók, lágyindítók vagy hajtóművel felszerelt állandómágneses motorok, akár higiénikus kivitelben is – gyártásba kerülhetnek, majd az elkészült berendezés a kívánt helyre, a kívánt időben, a szükséges dokumentáció kíséretében megérkezik. Az egyes „ügyféltípusok” a hatékonyság szempontjából különböző rendelési módszertant kívánnak meg. Más úton-módon dolgozzuk fel például egy Danfoss VLT Drives Partner, egy egyedi ajánlatot igénylő ügyfél vagy egy szerződött cég rendeléseit.
|
A szerteágazó igények és hajtástechnikai termékportfóliónk méretére tekintettel igyekszünk ügyfeleinknek a legjobb összeállítást kínálni, amellyel optimális megoldást kap a problémájára. Szükség esetén hajtástechnikai szakembereink – az igények felmérését követően – egyedi ajánlatot dolgoznak ki. Ebben segít a cégünknél rendszeresített, világszintű ügyfélnyilvántartó rendszer. A kiadott ajánlatok megrendelése esetén korábban tételenként, manuális munkával történt a rendelés rendszerbe vitele. Manapság az igen fejlett informatikai háttér már az ilyen módon érkező rendelések jelentős hányadánál megrendeléssé konvertálja a kiadott ajánlatot.
Danfoss Kft.
1139 Budapest, Váci út 91.
Tel.: +36 1 450 2531
Fax: +36 1 450 2539
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.danfoss.hu
Még több Danfoss
Címkék: frekvenciaváltó | VLT | ventilátor
