Softstart czy falownik?

Softstart czy falownik?

Softstart czy falownik? Jak się pewnie domyślacie odpowiedź na to pytanie jest niejednoznaczna. W ogóle można byłoby je rozszerzyć na pytanie o układ gwiazda-trójkąt, rozrusznik silnikowy czy rozruch bezpośredni. Każda z tych metod ma swoje plusy i minusy. Może po kolei spróbujmy je sobie usystematyzować.

1. Rozruch bezpośredni

"Softstart czy falownik?" Stycznik.
„Softstart czy falownik?” Stycznik.

 

Rozruch bezpośredni to taki, gdzie silnik załączany jest bezpośrednio na sieć. Podam tu dwa warianty: pierwszy bez jakiejkolwiek kontroli silnika (jest to zdecydowanie niepolecana metoda, ale niestety zdarza się, że jest praktykowana) oraz druga, z kontrolą podstawowego parametru – prądu znamionowego. Ten drugi sposób to rozruch za pomocą rozrusznika silnikowego lub wyłącznika zwanego popularnie termikiem (temat ten omawiałem wcześniej tutaj).

Softstart czy falownik? Rozrusznik silnikowy.
„Softstart czy falownik?” Rozrusznik silnikowy.

Zalety tych metod to na pewno cena, przystępność i niezawodność. Z wad możemy wymienić spory prąd podczas samego rozruchu, który chwilowo może wynosić aż 600% znamionowego.

"Falownik czy softstart?" Bezpośredni rozruch silnika.
„Falownik czy softstart?” Bezpośredni rozruch silnika.

Metoda ta jest dobra dla niewielkich silników, nie chcę tutaj jednoznacznie pisać dla jakich, bo to zależy od różnych czynników takich jak np. posiadanej sieci, przekrojów przewodów itp.

2. Układ gwiazda-trójkąt

Jedna z bardziej popularnych niegdyś metod rozruchu silników asynchronicznych. Do dzisiaj jest spotykana, chociaż wyparta została raczej przez softstarty. Stosuje się ją jeszcze jako dodatkowy układ rozruchu na wypadek uszkodzenia podstawowego, opartego np. na falowniku lub softstarcie, szczególnie przy większych mocach silników.

"Falownik czy softstart?" Rozruch za pomocą układu trójkąt-gwiazda.
„Falownik czy softstart?” Rozruch za pomocą układu gwiazda-trójkąt.

Jak możemy odczytać z wykresu prąd rozruchowy zmalał niemal o połowę. Co ciekawe jest on identyczny z tym, który występuje podczas rozruchu za pomocą softstaru, ale na tym podobieństwa się kończą, gdyż nie mamy żadnej kontroli nad procesem rozruchu.

3. Softstart

Chociaż rozruch za pomocą układu gwiazda-trójkąt wygląda niemal identycznie jak za pomocą softstartu, to podczas takiego rozruchu możemy mieć kontrolę nad całym jego procesem. Przede wszystkim możemy ustawić takie parametry jak:

  • znamionowy prąd silnika
  • czas trwania rozruchu (ważne w aplikacjach o dużej bezwładności)
  • kontrola zaniku faz
  • możliwość podłączenia czujnika temperatury z silnika (opcja)

Przede wszystkim bardzo ułatwiamy sobie życie, bo nie budujemy skomplikowanego układu, tylko wszystko mamy w jednym urządzeniu. Podłączamy tylko przewody zasilające i silnikowe, ewentualnie sterownicze.

4. Falownik

Tu zdecydowanie jest najlepszy rozruch silnika. Bardzo płynny i najbardziej pod kontrolą ze wszystkich wcześniejszych metod.

"Softstart czy falownik?" Rozruch silnika za pomocą falownika.
„Softstart czy falownik?” Rozruch silnika za pomocą falownika.

Mamy dużo więcej korzyści z użycia falownika. Oprócz łagodnego startu zyskujemy możliwość regulacji prędkości obrotowej silnika. Gdy np. z jakiegoś powodu rozruch się nie uda, możemy ustawić kilka prób takiego rozruchu. Nie jesteśmy ograniczeni ilością rozruchów w ciągu godziny, jak to jest np. w przypadku softstarów (średnio jest to około 6-10 rozruchów).

Softstart czy falownik?

No właśnie co wybrać? Jeśli pieniądze nie są przeszkodą, chcesz mieć zrobiony dobrze system, to wydaje się, że falownik jest najlepszym wyborem. Jak zwykle jest też jakieś ale. Jeśli będzie się wszędzie montować falowniki, to na pewno niejednokrotnie zrobi nam się przerost formy nad treścią. Najlepszym przykładem są np. mieszadła, które mają się tylko załączyć i mieszać ze znamionową prędkością i gdzie np. załącza się je raz na zmianę. Montowanie falownika do takiego układu wydaje się być przesadą. Przy mniejszych mocach spokojnie wystarczy rozrusznik silnikowy, a przy większych softstart. Na pewno znajdą się też entuzjaści układów gwiazda-trójkąt, którzy nie będą chcieli słyszeć o innym rozwiązaniu. Podsumowując, budujmy tak systemy, żebyśmy później nie żałowali, że zaoszczędzone kilka złotych wpuściło nas w inne problemy i dodatkowe koszty.

Enkoder liniowy – pomiar drogi

Enkoder liniowy – pomiar drogi

Enkoder liniowy służy do pomiaru drogi i przesunięcia w dowolnego typu maszynach lub urządzeniach. Składa się on z głowicy i taśmy magnetycznej. Pomiar jest bezdotykowy – głowica przesuwa się bezpośrednio nad taśmą magnetyczną, w odstępie od poniżej jednego do kilku milimetrów, w zależności od typu urządzenia.

Enkoder liniowy
Enkoder liniowy

 

Wyróżniamy dwa typy enkoderów liniowych: inkrementalne i absolutne. Inkrementalne na wyjściu generują impulsy, a układ sterujący – wyświetlacz bądź sterownik PLC zlicza je i wyświetla w postaci przebytej odległości np. w milimetrach, calach itp. Układ inkrementalny charakteryzuje się tym, że należy go zbazować (ustawić mu punkt startowy) po załączeniu maszyny. Enkodery absolutne wystawiają na wyjściu słowo cyfrowe z pozycją. Dzieje się tak dlatego, że taśma magnetyczna jest kodowana absolutnie. Dzięki temu czujnik potrafi odczytać unikalną pozycję i „wie” gdzie się w danym momencie znajduje. Układów absolutnych nie trzeba bazować, robi się to tylko raz, podczas montażu.

Pomiar drogi w maszynie można też przeprowadzić za pomocą enkoderów obrotowych, np. poprzez podpięcie do śrub napędowych. Znając skok gwintu, można odpowiednio wartości przeliczyć i wyświetlić je jako przebytą drogę. Często konstruktorzy wybierają to rozwiązanie. Dzieje się tak dlatego, że nie zawsze jest miejsce na montaż taśmy magnetycznej, lub nie da się zapewnić dobrego prowadzenia enkodera liniowego względem taśmy magnetycznej. Wadą takiego rozwiązania mogą być przekłamania w pomiarze. Układ z czasem może złapać luzy. Bezpośredni pomiar liniowy na pewno będzie bardziej pewny i wiarygodny.

 

Enkoder liniowy - pomiar drogi w maszynie.
Enkoder liniowy – pomiar drogi w maszynie.

Enkoder liniowy – parametry.

Rozdzielczości pomiaru, jakie możemy uzyskać to np: 1mm, 0,1mm; 0,01mm, 0,001mm. Trzeba zwrócić uwagę, że inaczej ma się sprawa z dokładnością pomiaru. Bo o ile pomiar możemy wyświetlić z rozdzielczością 0,001mm, to nie oznacza, że pomiar będzie miał taką dokładność. Na błąd pomiarowy składa się błąd czujnika i błąd taśmy. Te dwie wartości się sumują. Z taśmą magnetyczną jest tak, że te najbardziej dokładne mają błąd pomiaru na poziomie +/-10um. Ten błąd występuje nieliniowo, co oznacza, że będą miejsca gdzie będzie on wynosił 10um i będą też takie gdzie będzie 0um. Natomiast błąd czujnika to np. 15um +/-1 inkrement, czyli impuls (tyczy się to enkoderów inkrementalnych). Po co zatem mierzyć z większą rozdzielczością, skoro i tak pomiar nie jest aż tak dokładny? Enkodery magnetyczne liniowe mają bardzo dużą powtarzalność. Oznacza to, że jeśli robimy np. 100 detali i przycinamy je na tę samą długość, to te detale będą niemal identyczne.

Enkoder liniowy.
Enkoder liniowy.

Innym ważnym parametrem przy doborze jest prędkość posuwu. Standardowo to około 2,5 – 5m/s, ale zdarzają się i takie, które mogą pracować 16m/s. Trzeba też zwrócić uwagę, jaką częstotliwość zliczania ma układ sterujący/wyświetlający pomiar, żeby nie przekroczyć wartości maksymalnych. Enkoder liniowy charakteryzuje się też dużą odpornością na wszelkiego rodzaju płyny, oleje. Stopień ochrony często wynosi IP67, co oznacza, że może się po nim lać np. chłodziwo. Taśmy magnetyczne są tak wykonane, żeby nie rozpuściły ich smary czy oleje. Są to zdecydowanie wykonania przemysłowe. Aplikacje, w których pracują, to często pyły i woda – maszyny do obróbki kamienia. Wszelkiego typu obrabiarki, plotery itp.