Przejście na zrównoważoną energię w sterowaniu napędami

Rosnące koszty energii sprawiają, że wiele firm musi wykazać się kreatywnością, aby zoptymalizować swoje produkty i procesy produkcyjne. Efektywność energetyczna i zrównoważony rozwój to nie tylko bieżące tematy, to ważne czynniki dla zielonej przyszłości – B&R dąży do osiągnięcia neutralności pod względem emisji CO₂ do 2030 roku. Mając to na uwadze: Wilfried Guerry, globalny product manager ds. technologii napędów, opowiada w wywiadzie o tym, jak B&R uzyskuje maksymalną efektywność energetyczną ze swoich serwomotorów i serwonapędów.

Mimo że są one bardziej wydajne niż siłowniki pneumatyczne lub hydrauliczne, silniki elektryczne są jednymi z największych odbiorników energii w maszynach zaraz po sprężarkach powietrza i piecach. Jest to istotne w czasach gwałtownie rosnących kosztów energii. Mówiąc o silnikach jako odbiornikach energii, niepożądane zjawiska obejmują straty wiroprądowe, straty związane z prawem Joule'a i pobór mocy biernej.

Energia bierna, której nie można przekształcić w energię mechaniczną, stanowi ponad 15% energii elektrycznej zużywanej przez maszyny. B&R integruje aktywne zasilacze z korekcją współczynnika mocy (PFC) w swoich napędach ACOPOSmulti, które praktycznie eliminują składową bierną zużywanej energii elektrycznej. Ponadto, w przeciwieństwie do wariantów pasywnych, pozwalają one również na oddawanie energii do sieci podczas hamowania regeneracyjnego. Eliminuje to potrzebę instalowania rezystorów hamowania w celu rozproszenia nadmiaru energii, co skutkuje bardziej kompaktowymi maszynami. B&R polega na tym sprawdzonym rozwiązaniu od ponad 15 lat. Już samo przejście z pasywnych na aktywne źródła zasilania pozwala klientom obniżyć koszty energii elektrycznej i zmniejszyć emisję dwutlenku węgla.

Aby jeszcze bardziej zmniejszyć zużycie energii przez maszyny, wymagany jest pełny monitoring zużycia energii. Chociaż istnieją rozwiązania do monitorowania zużycia energii, nie dostarczają one informacji o tym, ile energii zużywa każdy serwonapęd i kiedy występują szczyty w cyklu maszyny. Dzięki nowej funkcji monitorowania energii, która zostanie zintegrowana z serwonapędami B&R w niedalekiej przyszłości, operatorzy zawsze będą wiedzieć, ile energii zużywa każdy serwonapęd w maszynie. Wkrótce zaoferujemy również funkcje dla planowanych zadań konserwacyjnych. Wykrycie nietypowego poboru prądu przez falownik może pomóc w identyfikacji i wczesnym zlokalizowaniu zbliżającego się problemu mechanicznego.

Serwonapędy B&R mogą automatycznie zmniejszać częstotliwość przełączania swoich tranzystorów mocy w zależności od prędkości silnika. Może to zmniejszyć straty elektryczne nawet o 30% przy niskich prędkościach silnika lub podczas postoju. Silniki o wysokiej gęstości momentu obrotowego oferowane przez B&R minimalizują straty wiroprądowe i zapewniają około 50% większy moment obrotowy w porównaniu do standardowych silników. Wartość ta wyraźnie pokazuje wysoki potencjał oszczędności energii kompletnego rozwiązania napędowego B&R w porównaniu z konkurencją.

Choć środki te są skuteczne po stronie silnika, same w sobie nie wystarczą. Aby osiągnąć maksymalną wydajność energetyczną systemu przesyłu energii, przeprojektowaliśmy również zasilanie po stronie sieci. W tym przypadku konieczne było nowe podejście: hybrydowe rozwiązanie opracowane przez B&R łączy zalety technologii IGBT i MOSFET i niemal całkowicie eliminuje komponenty o wysokich stratach, takie jak dławiki regeneracyjne i filtry liniowe. Udało nam się już z powodzeniem przetestować opatentowane rozwiązanie w laboratorium i na maszynach pilotażowych klientów. Zapewnia ono sprawność energetyczną na poziomie niemal 99% przy mocy nominalnej 32 kW.

Ulepszenia te zwiększają wydajność silników, a także eliminują potrzebę stosowania zewnętrznych komponentów. Dla naszych klientów oznacza to oszczędność miejsca o prawie 70% w porównaniu z istniejącymi rozwiązaniami, co jest imponującą wartością w połączeniu ze zwiększoną wydajnością energetyczną.

Dziękuję za poświęcenie czasu na ten wywiad.