SINAMICS DCM - приводы постоянного тока для управления  технологическими приложениями от Siemens, пришедшие  на смену серии SIMOREG DС Master

+7(499)343-54-32

SINAMICS DCM (типовой)

SIMOREG DCM (типовой)

SINAMICS DCM (шкафной)

SIMOREG DCM (шкафной)

Электродвигатели Siemens

…..

 

Введение

Электродвигатели, работающие на постоянном токе не так уж и редко встречаются в домашнем хозяйстве.  Так они стоят почти во всех детских игрушках, работающих от батареек, которые ходят, бегают, ездят, летают и т. п. Встречаются с двигателями постоянного тока и взрослые – все дрели, перфораторы, болгарки и т.п. механизмы имеют в своей основе электродвигатель постоянного тока. Так же электродвигатели постоянного тока устанавливаются в автомобилях - в вентиляторах и различных приводах. Именно двигатели постоянного тока почти всегда используются на электротранспорте. А вот в производстве их применение сегодня становится редким явлением. Почему?

В немалой мере виной этому недостатки двигателей постоянного тока, как-то: сложность изготовления, высокая стоимость, большие затраты на обслуживание и ремонт.

Однако, у двигателей постоянного тока есть и существенные плюсы. Так они хорошо поддаются регулировке. Имеют отличные пусковые свойства. А также, - что иногда критично важно – частоты их вращения могут быть более 3000 об/мин.

Т.е. в отличии от стандартного асинхронного двигателя с фиксированной базовой (номинальной) частотой вращения (синхронные скорости 3000/1500/1000/... об/мин на 50 Гц), двигатель постоянного тока может быть спроектирован с базовой частота вращения в диапазоне примерно от 300 до 4000 об/мин для каждой рабочей точки.

Что это значит? А значит то, что двигатель постоянного тока оказывается выгоднее асинхронного при продолжительной работе на низких скоростях и для широкого диапазона скоростей при постоянной мощности. Следовательно, говорить о полной замене двигателей постоянного тока асинхронными двигателями пока не приходится. Более того, в каждом конкретном случае надо смотреть и просчитывать, что выгоднее – замена двигателя постоянного тока на асинхронный, модернизация первого двигателя, смена привода или что-то еще.

Для того, чтобы помочь разобраться в этом вопросе давайте посмотрим внимательнее на факторы выбора электродвигателей постоянного и переменного тока.

 

Основные факторы выбора электродвигателя постоянного или переменного тока

Как уже отмечалось, сегодня довольно распространенной точкой зрения о двигателях постоянного тока является следующая: двигатели постоянного тока сложные, требующие частого обслуживания, что делает их эксплуатацию дорогой. К тому же они имеют низкую степень защиты. А вот двигатели переменного тока (асинхронные двигатели) наоборот просты и надежны, не нуждаются в обслуживании, имеют более низкую цену, и кроме того более высокую степень защиты.

Но так ли это? Увы, если дело касается простых применений, то данная доминирующая оценка в целом верна. Но вот в других случаях, данное утверждение может и не соответствовать истине.

В принципе все зависит от критериев выбора, по которым собственно и выбирают электродвигатель и компоненты управления им. Если «не растекаться мыслью по древу», то главные критерии выбора здесь следующие:

  1. Стоимость двигателя и требуемого дополнительного оборудования в отношении к предполагаемой прибыли получаемой с его помощью. Данный критерий может быть назван бизнес-критерием, поскольку в его основе по сути лежит не чисто экономическая целесообразность (последняя достаточно многопланова), а такой ее момент как финансовая составляющая или точнее возможная окупаемость.

И здесь очевидно, что если время окупаемости, например, электродвигателя постоянного тока превышает возможную прибыл полученную от него, то его применение является нецелесообразным и требует поиска более дешевого решения, каковым и может стать применение асинхронного двигателя. При этом понятно, что ситуация, когда прибыль не покрывает возможность использования и более дешевого решения является патовой, а потому не рассматривается. Другое дело, что нередко внешне более дешевое решение на деле может стать более дорогим. Но это вопрос уже к качеству менеджмента на предприятии и его умения вычислять не только финансовую составляющую, но и более сложную экономическую.

  1. Эксплуатационные расходы, как-то затраты на обслуживание, производственные издержки, КПД и т.п., расходы на содержание производственных площадей, т.е. все то, что уже входит в более широкую экономическую составляющую использования оборудования, о которой упоминалось выше.
  2. Технологические аспекты, а именно - динамический отклик, время разгона, возможность аварийного стопа и т.д., в том числе и массогабаритные характеристики движка. Сюда же можно отнести факторы эксплуатационной надежности, соответствия международным требованиям и стандартам и т.д.
  3. Еще одним фактором последних лет является экологический аспект, связанный с воздействиями на внешнюю среду.

 

Различия между двигателями постоянного и переменного тока

Таким образом, очевидно, что, когда возникает вопрос о том, стоит ли модернизировать существующий привод постоянного тока или дешевле его полностью заменить на электропривод переменного тока, надо подойти к этому вопросу взвешенно и рассмотреть все аргументы «за» и «против».

Так, еще раз отметим, что сравнение рабочих характеристик двигателей показывает, что двигатель постоянного тока выгоднее асинхронного при продолжительной работе на низких скоростях. Не зря типичные применения, требующие обеспечение постоянного момента в широком диапазоне скоростей - это волочильные станы, поршневые компрессоры, подъемные механизмы, канатные дороги, экструдеры, намоточные устройства и т.п.

К тому же двигатели постоянного тока имеют значительно меньшую высоту оси вращения и массу ротора, чем асинхронные двигатели, и, следовательно, обладаю более низким моментом инерции ротора, что является существенным преимуществом в высокодинамичных применениях, таких как испытательные стенды, летучие ножницы, и реверсивные приводы, так как это влияет на время разгона и динамический отклик двигателя в 4-х квадрантных приложениях (в двигательных и тормозных режимах).

Нельзя не заметить, что электродвигателю постоянного тока присущ широкий диапазон скоростей при постоянной мощности (работа с ослаблением поля или диапазон регулировки возбуждения). А это означает, что для специализированных приводных приложений таких, как привод намотчика и размотчика, испытательный стенд, лебедка и т.д., где требуется очень широкий диапазон скоростей при постоянной мощности, двигателю постоянного тока пока нет альтернативы.

При этом, постоянная «головная боль» при эксплуатации двигателей постоянного тока – щетки, сегодня если и не уходит в прошлое, то становится значительно меньше. И то сказать, в настоящее время, в зависимости от сложности приложения, ресурс щеток двигателя постоянного тока составляет, примерно, 7000 ... 12000 часов, благодаря современному коллекторному узлу, углеродистым щеткам и оптимизированному полю возбуждения.

С другой стороны, исторически сложилось так, что, начиная с 20-х годов ХХ века, двигатели постоянного тока разрабатывались в основном для регулируемых приводов. Это обусловило применение в них внутренней форсированной независимой вентиляции (прим. в 85 % двигателей до 250 kW). В тоже время, стандартные асинхронные двигатели, которые активно начали применяться в 70-80-хх годах ХХ века и в большинстве своем (примерно до 90 % до 250 kW) производились с поверхностной самовентиляцией, поскольку частотно-регулируемые приводы тогда не были широко распространены. А это привело к тому, что фактически все асинхронные двигатели мощностью, прим. до 1400 kW имеют степень защиты IP 54, как стандарт, благодаря их простой и прочной конструкции.

Отсюда неудивительно, что для эксплуатации в зонах с повышенной опасностью, сегодня практически исключительно используются взрывозащищенные асинхронные двигатели. Другими словами, асинхронный двигатель сумел отыграть для себя ведущую позицию и доказал свою эффективность в тех секторах промышленности, которые характеризуются агрессивными условиями окружающей среды, высокой степенью загрязненности и запыленности.

Впрочем, необходимо заметить, что все плюсы и минусы электродвигателей не исчерпываются только их собственными эксплуатационными характеристиками. Немалую роль здесь играет и специфика преобразователей, применяемых при эксплуатации электродвигателей.

 

Специфика приводов постоянного и переменного тока в промышленном применении

Современное развитие технологий таково, что преобразователи на базе микропроцессоров (применяемые как в приводах переменного, так и постоянного тока) в настоящее время достигли очень высокого технического уровня. Причем в немалой мере именно достигнутый уровень преобразователей переменного тока привел сегодня к тому, что в большинстве промышленных приложений электропривод переменного тока используется там, где раньше безальтернативно применялся привод постоянного тока.

Однако, традиционный привод постоянного тока (1-но и 4-х квадрантный) продолжает играть важную роль, особенно в тех приложениях, где нужно обеспечить высокодинамичные режимы с постоянным моментом вращения, жесткими требованиями по перегрузочной способности в широком диапазоне скоростей и рекуперацию энергии обратно в сеть.

Кроме того, коммутация в преобразователях частоты происходит с большой частотой и в выходном напряжении появляется высокочастотная составляющая, в силу чего могут возникнуть проблемы с электромагнитной совместимостью.

В преобразователях постоянного тока есть только один контур преобразования энергии. В преобразователях частоты два контура преобразования энергии. А это значит, что потери мощности удваиваются по сравнению с приводами постоянного тока. При этом потери мощности, полученные эмпирическим путем следующие: ППТ - 0.8 % ... 1.5 % от номинальной мощности; ЧРП - 2 % ... 3.5 % от номинальной мощности.

Место, требуемое для размещения шкафа преобразователя мощностью от 100 kW: ППТ - 100 %, ЧРП - 130 % ... 300 %. Это преимущество приводов постоянного тока обуславливает уменьшение размера и стоимости электрошкафа и системы охлаждения.

К чему это приводит? К тому, что при критичности размеров иногда выгоднее оказывается применять двигатель постоянного тока с соответствующим приводом.

Впрочем, в каждом конкретном случае факторов модернизации приводов постоянного тока реально больше и степень их значимости также различна.

 

Модернизация существующих приводов постоянного тока

Вообще нельзя не заметить, что, когда У Вас возникает вопрос о том, стоит ли модернизировать существующий привод постоянного тока или дешевле его полностью заменить на электропривод переменного тока, очевидно, что «пороть горячку» смысла не имеет. В любом случае надо подойти к этому вопросу взвешенно и рассмотреть все аргументы и «за» и «против», оценить степень их значимости и возможные последствия.

И здесь надо четко понимать, что когда мы говорим о модернизации приводов постоянного тока, то здесь реально доступно несколько уровней модернизации:

Во-первых, кардинальная модернизация с полной заменой замена всей приводной системы на частотно-регулируемый привод.

Во-вторых, полная модернизация с заменой всей системы привода постоянного тока, включающей в себя и преобразователь и двигатель на новый современный привод постоянного тока.

Во-третьих, неполная модернизация с заменой только преобразователя, если сам двигатель в хорошем состоянии.

В-четвертых, частичная модернизация с заменой одного из модулей преобразователя на новый.

В-пятых, частичная модификация с заменой аналоговой управляющей электроники на цифровую без изменения силовой части. Впрочем, она рекомендуется только на мощностях более 1 МВт.

При этом отвечая себе на вопрос, о том какой подход выбрать в каждом конкретном случае, важно оценить ряд критериев:

1) Может ли появиться потребность в изменении привода в будущем, т.е. изменяться тип или характер нагрузки, условия эксплуатации, и т.д.?

2) В каком состоянии находятся индивидуальные компоненты системы, исходя из их надежности, возраста, эксплуатационных затрат?

Так же до принятия решения о замене привода постоянного тока на ЧРП надо обязательно учитывать следующие пункты:

- издержки на прокладку новых кабелей;

- дополнительное место для размещения преобразователя частоты;

- потребуется ли замена коммутационной аппаратуры;

- возможность и сложность механического монтажа нового двигателя;

- продолжительность всех работ по замене приводов.

Кроме того, здесь также можно попытаться ответить на следующие вопросы:

Должен быть обеспечен режим работы в 4-х квадрантах с рекуперацией?

Предполагается ли продолжительная работа на низкой скорости?

Требуется ли меньшее выделение тепла преобразователем?

Предполагаются ли частые динамичные разгоны и торможения?

Требуется ли широкий диапазон скоростей при постоянной мощности (> 1:1.5)?

Устраивает степень защиты двигателя <IP54? Работа в незагрязненной среде?

Есть возможность обеспечения периодического обслуживания двигателя?

Требуются ли компактные размеры и небольшая масса преобразователя и двигателя?

При этом следует заметить, что чем на большее количество вопросов можно ответить "да", тем актуальнее использование именно привода постоянного тока, а вовсе не ЧРП.

Разумеется, вопросы технологической эффективности - это еще не все. Зачастую вопрос банально упирается в деньги и звучит так: Что дешевле, то и будем использовать!

Но и здесь не все гладко. Увы, но вовсе не всегда двигатели переменного тока и технологические решения на их основе проще и дешевле. Например, сравнение стоимостных параметров приводных систем постоянного и переменного тока в рамках систем преобразователь + двигатель или полный шкаф управления + двигатель показывает, что это далеко не всегда так.

В целом здесь на основании сегодняшних цен на приводы постоянного и переменного тока, с учетом указанных выше преимуществ и недостатков различных решений, можно руководствоваться следующей оценкой:

1-квадрантные приводы <40...80 кВт → ЧРП менее дорогие

4-квадрантные приводы <40...60 кВт (преобразователь частоты + тормозной (модуль) резистор); → ППТ менее дорогие

Рекуперативные 4-квадрантные приводы> 15 kW → ППТ менее дорогие

Причем сравнение двух типов приводных систем, сделанное в данном обзоре, показывает, что вопрос о том, является ли правильным выбор привода постоянного или переменного тока, целиком зависит от конкретного применения. А оно бывает часто весьма различным и не всегда определяется только технологическим аспектами. Главное, чтобы в этом вопросе некие желания, сформированные на основе непонятно какого мнения, не перевешивали технологические аспекты и экономическую выгоду.

 

Привод постоянного тока siemens

Допустим, что Вы все просчитали и у Вас есть не только бизнес-план, но и четкое технологическое видение проблемы модернизации Вашего производства и оно, это видение, говорит Вам, что кардинальная модернизация с полной заменой замена всей приводной системы на частотно-регулируемый привод в данном конкретном случае Вам не нужна, а нужно что-нибудь из второго, третьего и других указанных выше пунктов модернизации. Что делать в этом случае?

Будь у нас на рынке один-два производителя – все было бы просто. Но, к сожалению, а может и к счастью их не так уж мало.

Что же делать в этом случае?

В принципе тоже, что и ранее - взвешенно и рассмотреть все аргументы, исходя из факторов:  

- соотношение цены и качества;

- технологической целесообразности для Вашего конкретного технологического процесса.

Ну и главное, обратите внимание на самого производителя. Очевидно, что, если Вы хотите работать на рынке без эксцессов достаточно долго, то гнаться за дешевыми аналогами мировых брендов вряд ли стоит. И в этом плане стоит все же присмотреться именно к самим брендам. А также к тем фирмам, которые их продают – обладают ли они статусом инжиринговой компании, могут ли помочь в выборе и последующем обслуживании приводов?

И вот в этом случае, мы предлагаем Вам рассмотреть использование многопроцессорного электропривода постоянного тока Sinamics DC Master, который представляет собой довольно качественное и высокотехнологическое решение от известной компании Siemens для регулирования и контроля технологическими приложениями в области постоянного тока.

Тем более, что построенный на основе единой для современных приводов Siemens платформе Sinamics, электропривод Sinamics DCM объединил в себе достоинства своего очень удачного предшественника Simoreg DC Master и передовые технологии Motion Control.

Нельзя не заметить, что в пользу такого выбора говорит многое и сам по себе бренд Сименс и качество предлагаемых им приводов постоянного тока siemens.

Тем более, что активное использование технологий Motion Control позволило создать Сименсу современное экономичное решение, позволяющее наращивать функциональность системы электропривода Sinamics DCM посредством дополнительных модулей и программного обеспечения лишь в случае необходимости. А то, что это более чем актуально говорит хотя бы пример привода Simoreg DC Master 6RA70, который уже в своей в базовой комплектации включал в себя столь большое количество функциональных возможностей, что, как оказалось, не менее 50% этих возможностей были просто избыточны. А ведь все это было заложено в стоимость оборудования. Теперь же у производителя есть возможность подобрать себе ту конфигурацию, которая ему нужна – не больше, не меньше. А значит и платить только за то, что необходимо.

В немалой мере именно поэтому наша организация сегодня производит постепенный переход на использование современного поколения тиристорных им приводов постоянного тока siemens. При это мы не просто продаем электроприводы, но и обеспечиваем их настройку, наладку и последующее инженерно-техническое сопровождение.

Поэтому, если Вы ищите качественный привод, подпадающий под Ваши требования, то привод постоянного тока siemens Sinamics DC Master – это Ваш выбор!
Покупая Sinamics DC Master, поступайте правильно – покупайте у нас, и мы обеспечим его надежную гарантированную работу!!!