Тема: Отношение вращений двух двигателей.

[grenz]

Доброе время суток, форумчане. Конструирую машину для перематывания ниток. Столкнулся с проблемой, которую,надеюсь решу с Вашей помощью. Задача такая: необходимо создать высокоточное ОТНОШЕНИЕ ВРАЩЕНИЙ двух 3ф двигателей мощностью по 0,12кВт каждый. Один мотор подключен напрямую в сеть, другой на треугольнике через VFD002L21A. После пробного пуска выясняется, что оба движка вращаются как попало. Понимаю, что частотник выбрал не тот. А тогда какой? В Дельте говорят, "поставь VFD-E на каждый мотор, тогда добьешься чего надо". Это для меня очень ДОРОГО, т.к. у машины будет 12 голов, т.е 24 движка и, соответственно надо 24 частотника. Каждая голова с двумя моторами должна работать независимо друг от друга, т.е. момент старта и останова каждой пары движков происходит в разное время. И отношение вращений каждой пары моторов должно, по возможности, быть тоже разное. Чего делать то? Подчеркну, необходимо добиться точности ОТНОШЕНИЯ ВРАЩЕНИЙ.

[Роман]

Да, правильно Вам сказали.  VFD002L21A - частотник, действительно, не тот, что нужен для такой задачи.
Вам нужно держать Отношение скоростей, это значит, один должен задавать темп работы (мастер), а второй - следовать за заданием мастера. Причем делать это с высокой точностью.
VFD002L21A - частотник скалярный, и поддерживать скорость вращения с высокой точностью он не умеет, он не для этой задачи. Он не отслеживает нагрузку на двигатель, а значит - не корректирует частоту, чтобы компенсировать изменение нагрузки.
Вам нужен векторный частотник - тот, который умеет удерживать скорость вала двигателя на заданном уровне с высокой точностью.
Второй "пунктик" - это мощность двигателя. Векторных частотников на такую мизерную мощность - на рынке вообще мало. У Дельты - пожалуй, одна-единственная серия - VFD-E имеет модель VFD002E21A, на 200Вт, а модели на меньшую мощность - скалярные.
В Вашей постановке задачи - я не вижу другого решения, как устанавливать по 2 частотника на каждую "голову" машины.  Если Вы будете один двигатель питать от сети, то этот двигатель не сможет реагировать на изменение нагрузки, а значит - скорость будет "плавать", пусть и незначительно, но это несколько %. Я так понимаю, это Вас не устраивает.
То есть - только по 2 частотника, на каждый двигатель по частотнику, решают задачу.

Дорого, - ну, может быть, а что делать?

[grenz]

Спасибо огромное, Роман, что нашли время для ответа на мой вопрос. но, мне кажется все-таки, что есть какое-то другое решение, т. к. подобную машину продает Швейцарская фирма НАСОВА. Конечно они не предоставляют информацию по конструкции машины, но мне думается, что на одну "голову" устанавливается один инвертор. Для того, чтобы иметь представление, о чем речь, - сайт НАСОВА; http://www.ssm.ch/ Модель машины ТК2/20 на вкладке sewing threads. Я не имею опыта в электронике, поэтому мне сложно найти решение в выборе правильного оборудования, но, мне кажется, что если снять показания оборотов "прямого" движка и передать их с заданным коэффициентом на инвертор, а мотор от инвертора исполнит задачу от частотника, то будет то, что надо. Или другой вариант: добиться нулевого скольжения "прямого" мотора, а частотник тогда будет крутить свой мотор независимо от "прямого". Или еще: Может быть повесить на один большой частотник 12 моторов для всей машины, (их  обороты не нужно регулировать, только требуется держать константу), а каждый второй от "головы" запитать от индивидуального VFD-E ? Еще раз благодарю за участие. Игорь.

[grenz]

Да, забыл отметить, что на моторе, запитанном от сети, нагрузка не изменяется, а на моторе от инвертора она нарастает, т. к. диаметр наматываемой катушки увеличивается, и, соответственно, растет линейная скорость перематываемой нитки. но при этом отношение угловых скоростей в процессе работы неизменно.

[Роман]

Так, давайте порассуждаем. Нам нужно иметь точное соотношение частот вращения двух двигателей. Нагрузка на валы двигателей - изменяется постоянно. Следовательно, если не снабдить двигатели автоматизированным электроприводом, способным компенсировать нагрузку, то вне зависимости от частоты питания - получим уход частоты вращения от заданного.
Мы имеем асинхронные двигатели - по 2 штуки на каждую "голову".
У асинхронного двигателя есть такой параметр - "скольжение", который в номинале равен обычно 3-5%, но вообще-то зависит от нагрузки. Это и есть отставание частоты вращения ротора от частоты вращения поля статора. Поле статора будет вращаться с частотой, соответствующей 50Гц (например), а ротор будет вращаться с частотой, которая будет изменяться пропорционально нагрузке. Возросла нагрузка - ротор вращается медленнее (скольжение больше).  И если не прочувствовать, на сколько ушла частота вращения ротора от заданной синхронной частоты вращения поля статора, то мы не сможем компенсировать это возрастание скольжения.
Надеюсь, я понятно объяснил.
Теперь что же нам делать с этой машиной?
Предположим, мы 12 движков (асинхронных) - подключаем к частотнику в параллель. В результате - поле статора у каждого мотора вращается с одной и той же скоростью.
НО - роторы будут вращаться по-разному, по причинам
1) Разница в параметрах двигателей - вы не найдете двух одинаковых двигателей, сколько не ищите
2) Нагрузка будет разной - пусть на несколько %, но разной. Тут уже механика.
Вывод - сделать одинаковой частоту вращения роторов всех моторов Вам не удастся. Вопрос в другом- устроит ли Вас то небольшое расхождение в скоростях, которое будет, или не устроит.

мне кажется, что если снять показания оборотов "прямого" движка и передать их с заданным коэффициентом на инвертор, а мотор от инвертора исполнит задачу от частотника, то будет то, что надо.

Вот если бы мы могли установить на вал каждого из 12-ти моторов, питающихся от сети, датчик скорости вращения (энкодер) - тогда мы могли бы знать, с какой реально скоростью вращается каждый из них, и тогда можно было бы засинхронизировать каждый из них с "ведомым" мотором, отрабатывая некий "коэффициент передачи" через изменяющуюся частоту, выдаваемую частотником.

другой вариант: добиться нулевого скольжения "прямого" мотора, а частотник тогда будет крутить свой мотор независимо от "прямого".

Так ведь в том-то и задача, - как добиться "нулевого" скольжения? У асинхронного двигателя - это невозможно,  можно только попытаться как-то скомпенсировать скольжение при нагрузке. Да и не нужно это, дело в другом - нужно знать, с какой частотой вращается вал "ведущего" движка, чтобы добиться соответствующей частоты вращения "ведомого". Без датчиков частоты вращения - нереально.

Я бы подумал над следующими двумя способами решения.

Способ 1) Установка на валах всех "ведущих" моторов - датчиков скорости вращения (энкодеров), или замена моторов на такие, что имеют датчики скорости.
Ведущие моторы - записаны от сети 50Гц напрямую.
Все сигналы от датчиков скорости - сходятся на программируемый логический контроллер, снабженный достаточным кол-вом счетчиков, способных обрабатывать сигналы 12-ти энкодеров. Контроллер обсчитывает задания на преобразователи частоты, к которым подключены 12 "Ведомых" моторов. Все ведомые - также снабжены энкодерами, это крайне желательно для точной реакции на изменение задания.
Задание между контроллером и "Ведомыми" преобразователями частоты - можно передавать либо аналоговыми сигналами, либо по интерфейсу RS-485, Modbus.
Способ неоднозначный. И уж точно - сложный в реализации.

Способ 2) Каждый мотор - от преобразователя частоты. На валах и ведущего и ведомого - энкодеры (желательно, но необязательно).
Ведущий частотник - задает скорость ведомому, аналоговым сигналом со своего выхода на вход ведомого.
Думаю, что можно и без энкодеров попробовать для начала. Вот только обязательно нужно правильно настроить частотники на двигатели, провести автотестирование, включить векторный режим.
В Векторном режиме - частотник будет пытаться отреагировать на изменение нагрузки, и следовательно, на изменение скольжения - либо поднятием напряжения, либо частотой, для компенсации ошибки в скорости.
Ошибка в скорости - будет всё равно, но в любом случае:
векторные частотники здесь лучше, чем скалярные,
а векторные частотники с обратной связью по скорости от энкодера - ещё лучше!

[grenz]

а векторные частотники с обратной связью по скорости от энкодера - ещё лучше!

В Дельте предложили VFD007C43A за 526 баксов + плату энкодера EMC PG 01L- 138 баксов. + 2 энкодера по 84 бакса итого... - о-го-го!!! это еще на 12 голов не умножал!
А вот вариант с PLC и энкодерами, наверное, поприемлемее.
Из всего вышеизложенного, методом исключения, я понял, что на 12 "голов" потребуется не менее 12 частотников VFD-E. Или 24. Так что куплю ка я 2 штуки и буду пробовать на одной "голове". Если мне (с моим-то опытом ) удастся как-то "привязать" к PLC два мотора и один инвертор, то 2-й приобретенный частотник пойдет на следующую "голову". Интересно, а можно ли на этом форуме еще и про PLC что-нибудь понять? Роману РЕСПЕКТ!

[Роман]

VFD007C43A + платы энкодера - вещь классная, и на 100% решает задачу, но - дорого. Потом, я не понял, раз Вам предложили 007С43A - это что, значит двигатели на 380В?  VFD-C - это новая очень интересная серия, но у неё нет моделей с однофазным питанием!
Внимательнее здесь - модели с цифрами 43 в конце - это 3-фазное питание, 380В,  а модели с цифрами 21 в конце шифра - однофазное питание, 220В.
Это обозначение входного (!!!) напряжения питания.  По выходу ВСЕ (!!!) частотники - имеют 3 фазы, а напряжение выхода - равно напряжению питания.
Я так полагаю, что у Вас двигатели на 220В, 3 фазы, раз Вы купили раньше VFD007L21A.

Так что Ваши местные продавцы невнимательно Вас выслушали.

Я бы на Вашем месте, раз такое дело, и при условии, что время терпит, начинал от простого к сложному.  Да, я думаю, что лучше взять 2 частотника, и пока попробовать без энкодеров.  Если не получится добиться высокой точности поддержания скорости - тогда можно добавить энкодеры, и усложнять систему.  Оборудование стандартное, ездит более-менее быстро (не знаю как у Вас, - у нас так), если вдруг нет на складе.
Если получится - то дальше уже серийное производство, частотники не пропадут, пойдут в дело.

Вариант с контроллером - я бы отложил на потом, там много нюансов. Да и Вы же говорите, что нужно каждую голову пускать независимо от соседей...

[grenz]

Вам предложили 007С43A - это что, значит двигатели на 380В?

Двигатели стандартные- 0,12кВт 220в,3ф-треугольник, 380в, 3ф- звезда. Прямой в звезде, через частотник на треугольнике.
Цешку покупать не вижу смысла, если уж нет выхода, то в конце концов можно будет вместо "сетевого" движка подключить постоянник. Итоговая стоимость 1 постоянник + 1 асинхронный с частотником будет ниже. А идея с PLC мне понравилась, правда страшновато к ней приступать, т.к. начав читать общие понятия по программированию PLC, запутался на 3-ем абзаце. Последую для начала Вашему совету - от простого к сложному. 2 Ешки уже заказал. Получу из Москвы через дней 10, так что будет с чем встречать Новый Год и, видимо, Рождество.
А все-таки хочу уточнить у Вас

Предположим, мы 12 движков (асинхронных) - подключаем к частотнику в параллель. В результате - поле статора у каждого мотора вращается с одной и той же скоростью.
НО - роторы будут вращаться по-разному, по причинам
1) Разница в параметрах двигателей - вы не найдете двух одинаковых двигателей, сколько не ищите
2) Нагрузка будет разной - пусть на несколько %, но разной. Тут уже механика.
Вывод - сделать одинаковой частоту вращения роторов всех моторов Вам не удастся.

Так мне и не надо одинакового вращения этих движков. Мне нужно, чтобы они ДЕРЖАЛИ обороты. Пусть у всех движков они будут разные. Я вторым мотором от индивидуального инвертора компенсирую.

[Роман]

Так мне и не надо одинакового вращения этих движков. Мне нужно, чтобы они ДЕРЖАЛИ обороты. Пусть у всех движков они будут разные. Я вторым мотором от индивидуального инвертора компенсирую.

Так а что значит - "держали обороты" ?  Кто заставит двигатель "держать обороты", если возросла нагрузка (или упало напряжение), например ?   Питающая сеть?  Ей всё равно.

Кроме того, Вы же хотели индивидуально пускать каждую "голову", в разное время?  Это от сети имеется в виду, контактором напрямую?  Но ведь момент пуска- практически неконтролируемый, и за этот короткий момент прямого пуска ведущего двигателя  - нужно разогнать "ведомый" движок?  Что-то не очень мне это нравится.

Попрограммировать ПЛК - Вы сможете, получив на руки заказанные VFD-E, они имеют встроенный ПЛК. Так что освоить основные приемы программирования - сможете, а может, ПЛК и задачу решить поможет. Во всяком случае, интеллект у VFD-E весьма высокий.

[Warnermar]

День добрый. Собираемся модернизировать токарно-карусельный станок, у которого планшайба вращается от двух двигателей, диаметрально разнесённым по разные стороны планшайбы. В данный момент это двигатели постоянного тока по 100 кВт каждый, коллекторы у которых соединены последовательно. Питаются от одного привода, насколько мне известно. Станок просят сделать на УЧПУ, от конструкции станка при этом отходить нет возможности - редукторы будем оставлять родные. Что касаемо УЧПУ, то я думаю организовывать всю эта канитель в виде одной оси. Т.е. будет задание скорости через один ЦАП на УЧПУ. Вот я думаю над двумя вариантами проекта:
1 Ставим два асинхронных двигателя без обратной связи, подключаем их к одному частотнику, и он их крутит по вольт-частотному регулированию.
2 Ставим два асинхронника, но уже с обратной связью и каждому из них даем свой частотник, при этом задание на частотники будет одинаковое, так как от УЧПУ идёт задание скорости с одного ЦАП.
Кто с такими станками сталкивался? посоветуйте, как мне лучше сделать, чтобы рабочая нагрузка распределялась на оба двигателя равномерно. Опасаюсь того, что потом могу столкнуться с тем, что один из движков будет "в воздухе висеть", а второй будет грузиться на полную нагрузку.