Centralizacja i decentralizacja napędów jest bardzo interesującym zagadnieniem. Problem ten jest klasycznym tematem badawczym w ramach mechatroniki, w szczególności w technice napędowej, jest też problemem w kontekście nieustającego, a być może w ogóle nierozstrzygniętego sporu o przewadze jednego rozwiązania nad drugim.

W wielu branżach dochodzi do zderzenia dwóch przeciwstawnych tendencji: z jednej strony chodzi o zachowanie sterowania centralnego, gdyż zapewnia ono unifikację rozwiązania technicznego, a tym samym wyrównuje różnice w zależnych od siebie procesach technologicznych, z drugiej zaś strony uważa się, że pożądane byłoby stopniowe powiększanie zakresu decentralizacji napędów ze względu na niższe koszty.

W scentralizowanej technice napędowej (rys. 1.), przemienniki częstotliwości instalowane są w szafach sterowniczych oddalonych od silników elektrycznych. Rozwiązanie to wymusza zaprojektowanie i budowę pełnej infrastruktury technicznej składającej się z wielu elementów takich jak: 

• szaf sterowniczych dobranych pod względem nie tylko gabarytów zastosowanych urządzeń, ale również uwzględniając ich straty ciepła, głównie strat ciepła przemienników częstotliwości, które muszą zostać prawidłowo odprowadzane z szafy sterowniczej;
• ekranowanego okablowania zasilającego prowadzonego pomiędzy przemiennikiem częstotliwości a silnikiem elektrycznym, które wraz ze wzrostem odległości pomiędzy centralną szafą sterowniczą a silnikiem wymusza zastosowanie dodatkowych elementów redukujących zakłócenia (dławiki silnikowe);
• filtrów przeciwzakłóceniowych, dławików redukujących zakłócenia generowane przez przemienniki częstotliwości zainstalowane w szafie, a które mogą negatywnie wpływać na pracę pozostałych elementów automatyki zainstalowanej w szafie sterującej;
• innych elementów wymaganych przez aplikację.

Rys. 1. Scentralizowana technika napędowa

Scentralizowana technika napędowa jest obecnie szeroko stosowana w przemyśle, biorąc jednak pod uwagę czasochłonność wykonania projektu, wysokie koszty budowy pełnej infrastruktury oraz późniejsze koszty eksploatacji, alternatywą dla tego rozwiązania staje się zdecentralizowana technika napędowa.

Stosując zdecentralizowany układ napędowy (rys. 2.), przemienniki częstotliwości instalowane są jak najbliżej silnika elektrycznego, albo bezpośrednio na silniku elektrycznym (przemiennik częstotliwości EURA® EM-30) lub na obudowie maszyny (przemiennik częstotliwości EURA® EP-66) bez konieczności instalacji tych przemienników w osobnych pomieszczeniach (sterowniach) lub szafach sterowniczych. 

Rys. 2. Zdecentralizowana technika napędowa

W zdecentralizowanej technice napędowej optymalizację kosztów uzyskuje się na dwóch etapach. Pierwszy to etap projektowania i budowy układu. Na tym etapie optymalizujemy koszty produkcji maszyny poprzez ograniczanie długości przewodów łączących dwa podstawowe elementy układu napędowego: silnik i przemiennik częstotliwości – zwłaszcza zważywszy, że koszty okablowania rosną wraz z długością i przekrojem przewodów, a także przy znacznych odległościach z koniecznością zastosowania dodatkowych elementów redukujących zakłócenia (jak fi ltry i dławiki). Ponadto montując przemiennik częstotliwości EURA^® EM-30 bezpośrednio na silniku lub przemiennik częstotliwości EURA^® EP-66 na obudowie maszyny niwelujemy koszty związane z zakupem szafy sterowniczej. Drugi etap to użytkowanie maszyny, mniejsze koszty identyfikacji problemów z układem napędowym dzięki prostej instalacji, szybka diagnostyka napędu oraz kompaktowa budowa – to elementy wpływające na niższe koszty eksploatacji.

Koncepcja zdecentralizowanego układu napędowego jest rozwiązaniem bardziej elastycznym, mającym wpływ na mniejsze koszty wyprodukowania maszyny jak i mniejsze koszty eksploatacji w okresie jej użytkowania.

Oferta zdecentralizowanego napędu firmy EURA^® Drives obejmuje dwa typy przemienników częstotliwości. Pierwszym jest przemiennik EURA^® EM-30 (rys. 3-4.), który instaluje się bezpośrednio na silniku elektrycznym. Posiada obudowę z wysokociśnieniowego odlewu, przemyślany system chłodzenia oraz stopień ochrony IP66, a także wbudowany filtr przeciwzakłóceniowy oraz komunikację ModBus^®. Przemienniki te dostępne są w zakresie mocy od 0,40 kW do 15 kW.

Rys. 3. Przemienniki częstotliwości EURA^® EM-30

 Rys. 4. Przykład zastosowania przemiennika EURA^® EM-30

Drugim naszym rozwiązaniem jest przemiennik częstotliwości EURA^® EP-66 (rys. 5-6.), który instaluje się bezpośrednio na maszynie. Posiada przemyślaną obudowę o stopniu ochrony IP66, w której można zainstalować proste elementy automatyki przemysłowej (wyłączniki, potencjometry, grzałkę, termostat i inne). Przemiennik ten dostępny jest w zakresie mocy od 0,40 kW do 90 kW. Posiada wbudowany filtr przeciwzakłóceniowy oraz dławik (od mocy 18,5 kW). W standardzie wyposażony jest w komunikację ModBus^®.

Rys. 5. Przemienniki częstotliwości EURA^® EP-66

 Rys. 6. Przykład zastosowania przemiennik EURA^® EP-66

Przedstawicielem firmy EURA^® Drives jest HF Inverter Polska z siedzibą w Toruniu. Prowadzimy montaż oraz serwis gwarancyjny i pogwarancyjny przemienników EURA^®.

Mariusz SNOWACKI
dyrektor, współwłaściciel HF Inverter Polska