AC или DC задвижване за индустриално оборудване? Практическо ръководство за вземане на решения за нови инсталации и стари системи

Нова помпена станция и двадесет{0}}годишна-намотка с постоянен ток може да се нуждаят от управление на променлива скорост, но не трябва да започват с една и съща логика на избор. Практическото решение за задвижване с променлив ток срещу задвижване с постоянен ток зависи от вече инсталирания двигател, натоварването, необходимата скорост и въртящ момент, поведение при спиране, обратна връзка, архитектура на управление, възможност за поддръжка и очакван живот на машината.

За много нови машини с променлива скорост променливотоковият двигател със задвижване с променлива честота или VFD е една от първите архитектури, които инженерите оценяват. Съществуваща DC машина е различна. Ако двигателят е здрав, задвижването остава поддържано и производството е стабилно, запазването или подмяната на DC системата може да създаде по-малък риск от пълното преобразуване.

Това ръководство се фокусира върху това решение. За по-широко технологично сравнение вижте нашияAC срещу DC задвижвания: 8 ключови разлики и как да изберете ръководство за промишлени приложения. Тук фокусът е какво да се оцени първо за нова инсталация, неуспешно устройство или наследена система.

Започнете с типа на проекта, а не с типа на устройството

Преди да сравните марки или мощности, дефинирайте проекта.

Това е инструмент за проверка, а не окончателен избор. Данните за двигателя, поведението при натоварване, спирането, обратната връзка, околната среда, изискванията за автоматизация и жизнения цикъл все още определят резултата.

Как се различават AC и DC задвижващите системи

AC задвижване, обикновено VFD в приложения с променлива скорост, управлява AC мотор чрез регулиране на изходната честота и напрежение. Типичният VFD коригира входящия AC към DC, съхранява го в DC шина и използва инвертор за създаване на контролиран AC изход. V/f, безсензорно векторно управление и векторно управление със затворен -контур осигуряват различни нива на реакция на въртящия момент и регулиране на скоростта.

DC задвижване управлява DC мотор чрез арматура и регулиране на полето. Някои системи също използват обратна връзка с енкодер или тахометър.

Ключовият въпрос е съвместимостта, а не коя технология звучи по-нова. Конвенционалният VFD е предназначен за AC двигател, докато DC задвижването е изградено около DC двигател. Тази разлика може да повлияе на обхвата на подмяната, обратната връзка, спирането, окабеляването, интегрирането на PLC и пускането в експлоатация.

За подробна работа и оразмеряване на VFD използвайте нашияКакво представлява задвижването с променлива честота (VFD)?вместо да повтаряте тези основи тук.

Факторите, които всъщност решават избора на AC или DC устройство

1. Започнете с двигателя

Запишете дали двигателят е AC или DC, след това заснемете производителя, модела, номиналното напрежение, номиналния ток, kW или HP, номиналната скорост и устройството за обратна връзка.

За проект за подмяна ясните снимки на табелките с данни на двигателя и задвижването често са по-полезни от заявка като „Имам нужда от 30 kW задвижване“. Двигателите с еднаква номинална мощност могат да имат различни изисквания за ток, напрежение, скорост, топлина и претоварване. За стар двигател с постоянен ток, записвайте и арматурни и полеви данни, когато има такива.

2. Определете изискванията за въртящ момент, скорост и управление

Не намалявайте сравнението до "DC има по-добър въртящ момент" или "AC е по-модерен." Определете начален въртящ момент, непрекъснат въртящ момент, минимална и максимална скорост, ускорение, забавяне, режим на претоварване и необходимата стабилност на скоростта.

Помпата е различна от натоварен конвейер, екструдер, подемник или навиващ механизъм. Дори две машини с еднаква мощност на двигателя може да се нуждаят от различни методи за управление, тъй като товарът се държи различно по време на стартиране или работа на ниска скорост.

Основното V/f управление може да е подходящо за много помпи и вентилатори. Безсензорното векторно управление може да осигури по-добра реакция на въртящия момент. Управлението по затворен -контур може да е подходящо, когато се изисква по-строга производителност при ниска скорост или регулиране, базирано на обратна връзка.

3. Проверете рано обратната връзка, спирането и регенерацията

Не трябва да се приема, че съществуващ енкодер или тахометър е съвместим с предложена замяна. Запишете устройството, вида на сигнала, окабеляването и как системата за управление го използва.

Спирането също може да промени архитектурата на задвижването. Попитайте дали машината реверсира, дали товарът може да задвижи двигателя, дали е необходимо бързо контролирано забавяне и дали машината връща енергия по време на работа.

Телфери, кранове, асансьори, машини за навиване и високоинерционно оборудване изискват специално внимание. Някои приложения се нуждаят само от контролирана рампа или динамично спиране. Други може да изискват регенерация. Спирачен резистор и регенеративна система не са едно и също нещо.

4. Сравнете енергията, поддръжката и условията на обекта на системно ниво

Избягвайте твърдения като "Климатик винаги е по-ефективен." За помпите и вентилаторите спестяванията често идват от съгласуване на скоростта с търсенето на процеса, вместо да работят на пълна скорост и механично да дроселират мощността. За други машини профилът на натоварване, работните часове, ефективността на двигателя, методът на управление и регенеративното поведение могат да променят резултата.

Поддръжката също трябва да бъде разделена на изисквания за двигател и задвижване. Матираният DC двигател включва четки и комутатор. AC моторът избягва тези специфични износващи се части, но VFD все още зависи от електрониката, охлаждането, чистия въздушен поток и подходящите работни условия.

Потвърдете температурата на околната среда, надморската височина, където е уместно, праха, влажността, изискванията за заграждение, вентилацията и наличното пространство на панела. Каталожните рейтинги не премахват необходимостта от проверка на реалната инсталационна среда.

5. Отнасяйте се към устройството като към част от системата за автоматизация

Проверете кабелни I/O, аналогови справки, сигнали на енкодера, PLC логика, HMI диагностика и индустриални мрежи като EtherNet/IP, PROFINET или Modbus.

Поддържането на една и съща мрежа не прави автоматично два диска взаимозаменяеми. Контролните думи, опционалните модули, структурите на параметрите, обработката на грешки и картографирането на PLC може да се различават.

Жизненият цикъл също принадлежи към тази проверка. Технически подходящо устройство все още може да бъде лош -дългосрочен избор, ако критичните резервни части имат дълги срокове за доставка, поддръжката намалява или се очаква машината да работи още много години.

Нова инсталация срещу наследена DC система

Ако проектирате нова машина

Нова машина дава повече свобода на инженерния екип. Започнете с двигателя и механичното натоварване, след това определете режим, скорост, въртящ момент, претоварване, спиране, метод на управление, обратна връзка, мрежа, среда и изисквания за жизнен цикъл.

За много текущи приложения с променлива скорост AC моторът и VFD се оценяват рано. Това не премахва необходимостта от приложно инженерство. Подемниците, координираните технологични линии, оборудването с висока инерция и взискателните товари с ниска скорост все още изискват специфичен контрол и преглед на спирачките.

Първо изберете архитектурата. Сравнете марки и модели, след като инженерните изисквания са ясни.

Ако вече имате работеща DC система

Не заменяйте стабилна DC система само защото е по-стара. Ако двигателят е здрав, производствените изисквания са изпълнени, екипът по поддръжката разбира оборудването и критичните резервни части остават налични, задържането може да бъде рационално.

Поддържането на системата обаче трябва да включва планиране на жизнения цикъл. Запишете критичните номера на моделите, идентифицирайте резервни и ремонтни опции, наблюдавайте повтарящи се повреди и дефинирайте условията, които биха задействали проучване за замяна или миграция.

Ако съществуващото DC устройство е неуспешно

Повреденото устройство обикновено създава три пътя: ремонт, съвместима DC подмяна или миграция на AC мотор и VFD.

Съвместима замяна може да бъде привлекателна, когато производството трябва да се рестартира бързо и двигателят, обратната връзка, логиката на PLC, спирачната архитектура и машината все още са здрави. Миграцията става по-уместна, когато повреди се повтарят, части са трудни за намиране, поддръжката на двигателя се увеличава, контролите се модернизират или машината има дълъг оставащ живот.

За подробен работен процес за запазване, замяна или мигриране използвайте нашияРъководство за модернизиране на DC задвижване. Тази статия трябва да остане ръководството за избор, докато ръководството за модернизация обработва пълния процес на преобразуване.

Може ли VFD да замени DC задвижване?

Обикновено не като обикновен за една електрическа подмяна. Конвенционалното промишлено VFD управлява променливотоков двигател, докато постояннотоковото задвижване управлява постоянен двигател, използвайки арматурни и полеви вериги. Следователно преминаването към AC архитектура може да засегне много повече от устройството.

Ето защо цената на VFD сама по себе си не може да опише разходите за преоборудване. Сравнете пълния инсталиран проект.

Струва си да се оцени миграцията, когато рискът от жизнения цикъл започне да надвишава риска от модернизация. Повтарящи се повреди, дълги резервни времена за изпълнение, повтарящо се обслужване, планирано спиране, модернизация на контролите или дълъг оставащ живот на машината са често срещани причини.

Избор по приложение

Името на оборудването само по себе си не трябва да определя задвижването. Два конвейера могат да имат различни стартови задължения, а два подемника могат да имат много различни изисквания за спиране.

Два практически сценария за подбор

Сценарий 1: Нова помпа или вентилаторна система

Започнете с напрежението на двигателя и номиналния ток, след което определете работния профил. Ако търсенето на процеса се промени значително, управлението на променливата скорост може да бъде ценно, тъй като скоростта на двигателя може да следва търсенето, вместо да разчита само на механично дроселиране.

След това изберете необходимия метод за управление и потвърдете PLC комуникацията, средата на шкафа и специфичните за проекта хармонични или EMC изисквания. AC мотор и VFD може да са резултатната архитектура, но решението идва от данните за процеса, а не от името на оборудването.

Сценарий 2: Стареещ DC навивач или подемник

Започнете със състоянието на DC двигателя и съществуващото задвижване. След това идентифицирайте работата на квадранта, обратната връзка на енкодера или тахометъра, реверсирането, регенерацията, въртящия момент при ниска скорост, PLC интеграцията, резервната наличност и приемливото време на престой.

Ако съвместим заместител на DC може да запази доказана архитектура с ограничен производствен риск, това може да е практичната краткосрочна-опция. Ако възможностите за поддръжка намаляват и машината има още много години работа, същите данни могат да подкрепят проучване за AC миграция.

Сравнете общата цена на притежание, а не само покупната цена

По-ниската цена на устройството не винаги означава по-ниска цена на проекта. Сравнете хардуер, инженеринг, монтаж, пускане в експлоатация, престой, поддръжка, резервни части и риск за жизнения цикъл.

За преобразуване на постоянен ток в променлив ток хардуерът може да включва нов двигател, VFD, спирачно оборудване, обратна връзка, филтри, защитни компоненти и модификации на панела. Инженерингът може да включва чертежи, PLC и HMI промени, тестване и въвеждане в експлоатация.

Времето на престой заслужава отделно внимание. Технически привлекателна модернизация все още може да бъде лошо бизнес решение, ако спирането е по-дълго, отколкото производството може да понесе. Планираната реконструкция може да създаде много по-добър прозорец за модернизация.

Една проста рамка на проекта е:

TCO=Хардуер + Инженеринг + Инсталация + Престой + Поддръжка + Риск през жизнения цикъл

Това е рамка за вземане на решения, а не счетоводен стандарт.

Каква информация трябва да подготвите, преди да изберете устройство?

Едно полезно запитване за доставчик трябва да съдържа достатъчно информация, за да елиминира неподходящите опции.

Ако решение за променлив ток вече е подходящо, продължете към нашетоЗадвижване с променлива честотакатегория за сравняване на семейства индустриални задвижвания. За подробни методи за оразмеряване и контрол използвайтеVFD ръководство. Ако проектът включва инсталирана DC машина, използвайтеРъководство за модернизиране на DC задвижванепреди да го третирате като обикновен заместител.

За SZCT Automation табелите с наименования на задвижването и двигателя, подробностите за приложението, напрежението и тока, изискванията за PLC или мрежата, количеството и страната на местоназначение осигуряват много по-силна отправна точка за оценка на продукта, отколкото само kW или HP.

Често срещани грешки при избора, които трябва да избягвате

Изборът само по kW или HP е най-честата грешка. Номиналният ток, напрежението, претоварването, обхватът на скоростта, методът на управление, спирането, околната среда и съвместимостта с автоматизацията могат да променят правилния избор.

Също така е рисковано да се предположи, че всяка стара DC система трябва да бъде преобразувана. Една стабилна наследена система все още може да бъде икономична за поддръжка. Обратното предположение може да бъде също толкова скъпо. Повтарящите се повреди и намаляващата резервна наличност може в крайна сметка да направят планираната миграция по-разумна от повтарящите се аварийни ремонти.

И накрая, не третирайте VFD като спад{0}}в DC подмяна или предполагайте, че две устройства, използващи един и същи протокол, ще се държат еднакво в PLC. Съвместимостта трябва да се провери на ниво двигател, обратна връзка, спиране, управление, мрежа и машина.

Контролен списък за окончателно решение

Поддържайте системата за постоянен ток, когато машината е надеждна, моторът е здрав, критичните резервни части са управляеми, поддръжката остава приемлива и рискът от миграция е по-висок от очакваната полза.

Изберете съвместим DC заместител, когато архитектурата е доказана, производствените промени трябва да бъдат сведени до минимум и изискванията за електричество, обратна връзка, управление, спиране и механика могат да бъдат проверени.

Оценете миграцията на променливотоков двигател и VFD, когато повреди се повтарят, поддръжката намалява, поддръжката се увеличава, контролите се модернизират или машината има дълъг оставащ производствен живот.

За нова машина първо определете изискванията за натоварване и управление. След това изберете архитектурата на двигателя и задвижването, последвано от марката, модела и опциите.

ЧЗВ

 

 

Каква е основната разлика между AC и DC устройство?

AC задвижването управлява AC мотор, обикновено чрез промяна на изходната честота и напрежение. DC задвижване управлява DC двигател с помощта на арматура и полево управление. На практика натоварването, въртящият момент, спирането, обратната връзка, автоматизираната интеграция, поддръжката и жизненият цикъл също имат значение.

AC задвижването същото ли е като VFD?

В много индустриални дискусии "AC задвижване" се отнася до VFD, но термините не са универсално идентични. VFD специално контролира скоростта на AC мотора чрез промяна на изходната честота и напрежение.

Може ли VFD да управлява постояннотоков двигател?

Конвенционалният промишлен VFD е проектиран за AC двигател, така че не трябва да се третира като директен контролер за стандартен DC двигател. Преобразуването на DC в AC обикновено изисква оценка на ниво система.

Кое задвижване е по-добро за въртящ момент при ниска скорост?

Няма универсален победител. Резултатът зависи от двигателя, метода на управление, обратната връзка, диапазона на скоростта, непрекъснатия въртящ момент, началния въртящ момент и режима на претоварване. Модерните променливотокови задвижвания с векторно управление могат да осигурят силно представяне при ниска скорост, докато много системи за постоянен ток остават ефективни при взискателни приложения.

Кое е по-енергийно ефективно, AC или DC устройство?

Сравнете цялата система, задвижвана от мотор. Профилът на натоварване, работните часове, ефективността на двигателя, диапазонът на скоростта, методът на управление, дроселиращите загуби и регенеративната работа могат да повлияят на използването на енергия.

Какво трябва да изпратя на доставчик за оферта за задвижване?

Изпратете пълния съществуващ модел на задвижване, ясни снимки на табелката на задвижването и двигателя, напрежение и номинален ток, приложение на машината, изисквания за скорост и натоварване, информация за спирачките, подробности за PLC или мрежа, количество и държава на местоназначение.

Заключение

Най-доброто решение за AC или DC задвижване започва с машината, а не с предпочитана технология. За нова инсталация дефинирайте двигател, натоварване, скорост, въртящ момент, спиране, управление, мрежа и среда, преди да сравните моделите. За съществуваща DC система първо решете дали реалният проект е поддръжка, подмяна или миграция.

Ако системата за постоянен ток остане надеждна и годна за поддръжка, запазването й може да бъде изборът с най-нисък риск. Ако неизправностите и проблемите в жизнения цикъл се увеличават, миграцията на променливотоков двигател и VFD може да заслужава структуриран инженерен преглед.

За оценка на продукта или оферта, изпратете на SZCT Automation съществуващия модел на задвижване, табелка с данни на двигателя, подробности за приложението, напрежение и ток, изисквания за PLC или мрежа, количество и държава на местоназначение. Тази информация дава на техническия екип по-силна отправна точка за идентифициране на подходящи опции.

Безплатна консултация