Zagadka by Kimla 4. Zasilanie serwonapędów 1 vs. 3 fazy

Może mostek prostowniczy musiał by mieć za duży radiator ?

Czy to coś z tyrystorami ? Tak jak pisałem że nie znam się na elektronice za dobrze

W każdym razie to coś z prostownikiem.

W tych co ja się spotkałem to przy zasilaniu 1 fazowym przy większych silnikach trza było używać dodatkowych wentylatorów.

Witam Panowie,

<Niestety podczas pisania mojego postu i wysłaniu, watek został przeniesiony do nowego. Zamieszczam go jeszcze raz tutaj, a w starym wątku spróbuje go usunąć, lub niech ktoś kto możne to zrobi.>


Więc podstawową różnica zastosowania zasilania 3-fazowego do falownika jest znacznie wyższe napięcie w obwodzie pośredniczącym dc-link. W przypadku zasilania 3-fazowego, 400 Vac będzie to po wyprostowaniu ok 560 Vdc.
W przypadku zasilania 1-fazowego 230 Vac będzie około 325Vdc.

Pomijam takie zjawisko jak znaczna pulsacja mocy w obwodzie jednofazowym, a co za tym idzie większe ryple napięcia w dc-link. W przypadku 3-fazowego ta pulsacja jest znacznie mniejsza. W przypadku prostownika diodowego, jednofazowego, na jeden okres sieci bedzie 2 "doladowania pradowe" a w przypadku 3 fazowym aż 6.

Mając do dyspozycji wyższe napięcie dc-link, bezpośrednią konsekwencją będzie możliwość uzyskania większej częstotliwości, przy zachowaniu znamionowego pola w stojanie, czyli zasada U/F=const zostanie spełniona na szerszym obszarze częstotliwości. Jeżeli zaczyna "brakować" napięcia dc/link to silnik (np. indukcyjny) przechodzi w obszar pracy zwany osłabieniem pola (ang. field weakening), oczywiście można go rozpędzić na biegu jałowym do znacznych prędkości, ale próba obciążenia spowoduje znaczna utratę prędkości (np. w silniku indukcyjnym - poślizg).

Inaczej mówiąc przy zasilaniu 3-fazowym będzie możliwość "rozpędzenia" danego silnika do wyższej częstotliwości, a na pewno uzyskanie większego momentu niż przy zasilaniu falownika z np. jednej fazy.
Dlatego bardzo ważnym parametrem silnika jest częstotliwość i napięcie znamionowe (ang base voltage and base frequency). Każdy falownik ma miejsce na wprowadzenie tych parametrów, określają one nachylenie U/F .
Prosty przykład, silnik indukcyjny o parametrach Uzn=400V, f=50Hz, jeżeli zadamy 25Hz to falownik obniży napięcie AC do 200V, jeżeli ustalimy wyższa częstotliwość np 75Hz to napięcie zasilania powinno wynosić 600Vac co odpowiada 850V dc-link. I w tym momencie mogą zacząć się "klopoty" falownika 3 fazowego, on dysponuje tylko 560V, nie mówiąc już o totalnej porażce falownika 1/fazowego. Dla tego przykładu istnieje tylko regulacja pełna w "dół"(od 50Hz) i regulacja z ograniczonym momentem w "gore" Wskazują na to parametry bazowe Uzn=400V, F=50Hz i zasilanie 3faz 400V.

Falowniki w większość aplikacji pracują przy regulacji częstotliwościowej w "dół", sprawa ma się całkiem inaczej gdy trzeba częstotliwość zwiększyć, a falownik nie był do tego zaprojektowany i jest naturalne ograniczenie maksymalnego napięcia dc-link (np. kondensatory dc-link i mostek IGBT na napiecie 600V, w 3-faz mostek IGBT będzie na 1200V) .

Odmienna grupa falowników to falowniki z wbudowanym PFC (zarówno 1 jak i 3/faz) które potrafią "sobie" regulować napięcie w dc-link, jest to zawsze regulacja w gore od podanych 325 V, czy 560 V, większość łatwo dostępnych falowników to niestety te z prostownikiem bez tej możliwości.
Sa także falowniki gdzie cześć prostownikowa/PFC jest zastąpiona prostownikiem aktywnym (ang. active rectifier, front end converter), takie rozwiązanie niedosc ze potrafi regulować "sobie" napięcie w dc-linku ale także potrafi oddawać energie z dc-link do sieci. Ma to zastosowanie gdy trzeba zahamować dużo bezwładność a stosowanie rezystorów hamujących mija się z celem. Takie rozwiązanie często występuje w robotach (np. KUKA czy FANUC), urządzeniach dźwigowych.


Podsumowując, jeżeli ktoś zamierza zakupić falownik i waha się pomiędzy 1 o 3 fazowym a ma do dyspozycji zasilanie 3-fazowe, to rozsądniejszym jest 3-fazowy, będzie miał większa regulacje częstotliwościowa w "gore".


Często przy wrzecionach wysokoobrotowych widnieją parametry jak np. 200V, 400Hz. Nie można takich wrzecion podłączać bezpośrednio do sieci 230 V, 50 Hz!, najprawdopodobniej zadziała zabezpieczenie nad prądowe. Żeby je "zakręcić" z sieci 50Hz będzie potrzebne napięcie ok. 25V lub nawet trochę wyższe, które nie spowoduje nasycenia się stojana.

Innym wyjściem z sytuacji kiedy trzeba zwiększyć częstotliwość zachowując znamionowy moment, jest możliwość przełączenie uzwojeń z Y na Trójkąt (ang. Wye -> Delta). Czyli obniżymy znamionowe napięcie zasilania w porównaniu do częstotliwości.
Np dla silnika 400V (napięcie międzyfazowe) połączonego w Y , to po przełączeniu na Trójkąt będzie to 230V (miedzyfaz.), oczywiście moc jest zachowana i w tej konfiguracji otrzymamy większy prąd, który nie jest problemem w doborze falownika.
Częstotliwość graniczna przy której będzie jeszcze znamionowy moment 1.73*50Hz=86Hz. Licząc od strony napięcia dc-link dla falownika 3-faz z 560 Vdc, maksymalne osiągalne napięcie Vac to 400V, licząc z proporcji 400*50 / 230 = 86 Hz

Jeżeli ktoś przez przypadek podłączy servo driver lub falownik który był opisany 3x230Vac na napięcie 3-fazowe, 400 V jakie jest w Polsce to błyskawicznie zniszczy urządzenie (jeżeli nie jest przed tym zabezpieczone, a dokładniej układ wstępnego lądowania (ang. precharge) i związany z tym przekaźnik). Zasada jest ze gdziekolwiek pisze 3x??? to te ??? oznacza napięcie międzyfazowe!

Mogą ulec błyskawicznemu uszkodzeniu kondensatory dc-link z towarzyszącymi efektami pirotechnicznymi, jeżeli były np. na napięcie 400V lub mniejsze a pojawiło się na nich co najmniej 560V. Mostek IGBT możne przetrwać taki eksperyment, gdyż jego zdolność napięciowa jest znacznie większa gdy tranzystory IGBT nie przełączają.
Urządzenia na 3x230 V powszechnie znajdują zastosowanie w np. Norwegii czy Japonii gdyż jest to tam standard.

Mam nadzieje ze powyższy post rozwieje wątpliwości mniej doświadczonych formuowiczow a nie tylko zada pytanie które zostanie bez jasnej odpowiedz.

Pozdrawiam
Arek

Biedni ludzie są w USA, tam tylko 110V, wrzecion w "górę" nie rozkręcą.

Rozkręcą, rozkręcą i na 110V, poza tym oni tam maja system zasilania "split phase" to znaczy maja 2 x 110V (z transformatora z dzielonym uzwojeniem wtórnym) czyli w każdym domu mogą mieć urządzenia jednofazowe na 220V, i maja np. klimatyzacje, etc. Zreszta te wszystkie serwa 3x230V to miedzy innymi na rynek amerykański czy japonski. Zakłady przemysłowe maja 3 fazy, 3x220, miedzyfazowo. Zreszta tu chodzi o U/F znamionowe, tam maja inne i wszystko gra.

Arek

Arkady90 pisze:Sa także falowniki gdzie cześć prostownikowa/PFC jest zastąpiona prostownikiem aktywnym (ang. active rectifier, front end converter), takie rozwiązanie niedosc ze potrafi regulować "sobie" napięcie w dc-linku ale także potrafi oddawać energie z dc-link do sieci.

U mnie w pracy energetycy posiadają urządzenie do konserwacji baterii akumulatorowych, które tak właśnie pracuje. W trakcie wyładowywania energia wraca do sieci zamiast do otoczenia, jak to było jeszcze niedawno.

Ja np miałem do czynienia z serwami estun, które do 1.5 kW były zasilane z jednej fazy 230 VAC, natomiast powyżej już z 3x230 VAC, a więc w grę wchodził tutaj już transformator. Zresztą bardzo tanie i dobre serwa Polecam! www.estun.pl

Arkady90 pisze:... W przypadku zasilania 3-fazowego, 400 Vac będzie to po wyprostowaniu ok 560 Vdc.
W przypadku zasilania 1-fazowego 230 Vac będzie około 325Vdc. ...

Mimo że temat jest stary, małe sprostowanie.
W przypadku zasilania 3-fazowego, 400 VAC będzie to po wyprostowaniu ok 420 VDC.
W przypadku zasilania 1-fazowego 230 VAC będzie około 325 VDC.