最新のオートメーションにおいて DC ドライブが依然として重要な場合とその理由

最新のオートメーションは、工場現場のすべてのモーターの使用年数によって定義されるわけではありません。生産ラインでは、既存の DC モーターをデジタル制御、最新の診断、産業用ネットワークと組み合わせることができます。 ABBのDCS880-S 技術概要はその組み合わせを示していますが、機能は選択した構成によって異なります。

さらに有益な問題は、設置されたシステムが次の生産要件を安全かつ経済的に満たせるかどうかです。この記事は、ブラシレス モーター コントローラーや AC 可変周波数ドライブの内部 DC バスではなく、ブラシ付き DC モーターの産業用ドライブに焦点を当てています。

最新のオートメーションにおいて DC ドライブが依然として重要な理由

保守可能なモーターと適切な機械設備が完全に交換しなくても生産要件を満たすことができる場合、DC ドライブは依然として重要です。対象を絞った制御アップグレードにより、統合を向上させながらこれらの資産を維持できます。シーメンスは、アプリケーションの互換性を条件として、既存の DC モーター、機械システム、ケーブル配線を維持する最新化オプションを文書化しています。

これは、古いコンポーネントをすべて保持するという意味ではありません。電子コントローラーの状態とモーターの状態を分離し、どちらかがプロセスを制限しているかどうかを確認します。

3 つの状況には、異なる応答が必要です。安定したサポート可能なインストールには、継続的なメンテナンスが必要な場合があります。時代遅れの制御を備えた適切なモーターは最新化を正当化する可能性があります。モーターの劣化または生産業務の大幅な変更により、完全な交換が正当化される場合があります。

時代遅れの前提ではなく、有用な機能を維持します。使い慣れたマシンは自動的に高スループットの目標に適しているわけではなく、新しいコンバータがそれ自体でその適合性を確立することはありません。

この記事を使用して、保持の背後にある技術的な境界を理解してください。プロジェクトのワークフローの詳細については、CHENTUO の記事を参照してください。DC ドライブ改造ガイド、インストールされたシステムの維持、交換、および変換について説明します。

DC ドライブはどのように動作するのですか?

ブラシ付き DC モーターでは、ブラシと整流子が回転電機子に電流を伝達します。個別励磁設計では、独立して供給される界磁巻線も備えています。産業用コンバータは、AC から供給される制御された整流器を使用する場合があります。他の構成では、DC から供給されるチョッパーを使用します。

簡略化したトルクの関係は次のとおりです。

T ≈ k × Φ × Iₐ

ここで、Ｔは電磁トルク、ｋはモータ定数、Φは磁束、Ｉₐは電機子電流である。磁束がほぼ一定の場合、トルクは電機子電流に従います。 MITのDCマシンのメモ電流、磁界、速度、生成された電圧の間の基本的な関係を説明します。

ベース速度以下では、界磁がその定格状態に近いままである間、電機子電圧は通常、主な速度制御変数です。基本速度を超えると、適切な巻線-界磁モータは弱め界磁を使用する場合があります。磁束を減らすと速度範囲が広がりますが、所定の電機子電流で得られるトルクも減少します。

この区別は、プラントがより多くの出力を要求する場合に重要になります。変更には、より高速な速度が必要か、より大きなトルクが必要か、あるいはその両方が必要かどうかを検討してください。速度指令を増加しても元のトルク能力が維持されるとは考えないでください。

速度フィードバック デバイスは、コントローラが要求速度と実際の速度の差を修正するのに役立ち、電流調整は電機子電流を管理します。ただし、モーターと被駆動機器は、提案された動作範囲全体にわたって適切な状態を維持する必要があります。冷却、最大速度、電流、整流の制限については、機器固有の検証が必要です。-

回生 DC ドライブ: ブレーキがエネルギーを返すとき

モーターは、機械的動力によってモーターが駆動され、電磁トルクによって回転が妨げられると、電気エネルギーを生成します。ただし、モーターで発電しても、自動的にエネルギーが電源に戻るわけではありません。

アーキテクチャに応じて、ブレーキエネルギーは抵抗器で熱になり、互換性のある電気システムを通じて再利用されるか、適切な変換ハードウェアを通じて電源に戻されます。 ABBの電気ブレーキガイドこれらのさまざまなエネルギー経路について説明します。

回生 DC ドライブの場合は、実際のコンバータの配置と許容される電力の流れを確認してください。四分円ラベルだけでは完全なブレーキ仕様とはなりません。

評価のために、制動時間、サイクル周波数、負荷慣性、測定場所を記録します。同等の生産サイクルにわたる同じ電気境界における正味エネルギーを比較します。モーターでの短時間の負の電力測定値は、特定の年間節約量の証拠にはなりません。

レガシー機器用の DC ドライブ: 保持が重要な場合

保持に関する最も有力な議論は、業界のラベルではなく、運用要件から始まります。シーメンスは、DC ポートフォリオ内のワインダー、セクションドライブ、負荷分散の機能を文書化しています。これらはサポートされるアプリケーション機能の例であり、そのようなすべてのマシンにとって DC が最適な選択であることを証明するものではありません。

既存のインストールをテストするには、次の質問を使用します。

これらは、普遍的な受け入れ基準ではなく、評価プロンプトとして扱います。責任のあるエンジニアは、実際の製品、プロセス、および機械の要件を使用して、許容される偏差を定義する必要があります。

有用な証拠パッケージにより、安定した走行と加速、減速、および異常なイベントが区別されます。機械が扱う最も簡単な製品だけでなく、最も要求の厳しい承認された動作条件も確認してください。

たとえば、保持提案では、承認前に予定されている全製品範囲にわたるパフォーマンスの文書化が必要になる場合があります。これは、マシンが常に正常に動作しているという声明よりも強力な根拠です。また、生産が変更されたときに別のレビューをトリガーする必要がある条件も特定します。

DC ドライブと AC ドライブ: 完全なシステムを比較する

ブラシ付きモーターを備えた互換性のある DC コンバーターを、適切な AC ドライブおよび AC モーターと比較します。慎重に調整された DC 設備と最も単純な AC 制御方法だけを比較しないでください。 ABBのダイレクトトルク制御のドキュメントでは、最新の AC システムで利用できる要求の高い速度とトルクの制御機能について説明します。

改修について議論する場合は、プロジェクトで何が維持または変更されるかを中心に比較を組み立てます。

どちらのコラムも普遍的な勝者を確立するものではありません。メンテナンスの区別はモーターの構造に関係します。ブレーキの区別は、実際の電力変換装置に関係します。

より広範なテクノロジーの比較については、以下をお読みください。AC ドライブと DC ドライブ: 8 つの主な違い。 AC変換が選択された方向になると、CHENTUOの可変周波数ドライブのカテゴリ製品に関するお問い合わせの出発点となります。 DCモーターの互換性リストではありません。

DC ドライブ改造ガイド: 保持、アップグレード、または変換?

のCHENTUO MOTOR 改修決定フレームワーク以下は編集上の意思決定を支援するものであり、業界標準または検証済みのスコアリング システムではありません。機器の提案を依頼する前に証拠を整理するために使用します。

まず、安全性と互換性のゲートを確立します。未解決の必須要件については、それが魅力的な経済スコアに平均化されるのではなく、解決されるまで承認を停止する必要があります。

未解決の項目ごとに、所有者と完了日を割り当てます。空白のフィールドを承認として扱うのではなく、不明な情報を表示したままにします。

継続的なメンテナンス、制御モジュールのアップグレード、コンバータの完全な交換、および AC 変換を区別します。シーメンスのDC モダナイゼーション ポートフォリオはさまざまな機器の境界を文書化していますが、すべての設置との互換性を確立しているわけではありません。

調達前に、誰がエンジニアリング、設置、試運転、オペレーターのトレーニング、最終的な受け入れを所有するかについて合意します。コンポーネントの見積もりが、暗黙のうちに改修全体を提供するという約束になってはいけません。

推測に頼らずにライフサイクルコストを比較する方法

すべてのオプションに同じ生産要件と評価期間を使用します。米国エネルギー省のモーターおよび駆動システムのソースブックは、購入価格だけでなくライフサイクル経済の評価をサポートしています。

実用的なモデルは次のとおりです。

ライフサイクル コスト=の設置コスト + 運用、メンテナンス、ダウンタイム、廃棄コストの現在価値から残存価値の現在価値を差し引いたもの。

見積日、通貨、営業時間、エネルギー料金、除外事項を記録します。測定された消費量は、将来の推定節約額とは別に保管してください。同等の生産量を使用し、各測定境界に同じサポート機器を含めます。

不確実な入力をシナリオとして扱います。予備の配送が遅れたり、シャットダウンが長くなったり、モーターの追加作業が発生した場合の基本ケースを比較してください。目的は、重要な前提が変化したときに優先オプションが変化するかどうかを確認することです。

ダウンタイムと再起動のコストで同じ生産損失を 2 回カウントすることを避けます。投資回収額を提示する前に、工場の財務審査担当者に比較方法を承認してもらいます。

機器価格の入力については、申請の詳細を CHENTUO に送信してください。必要な範囲を明確に記載し、見積書に技術評価が含まれているかどうかを確認してください。

改造シナリオの説明: 仮定とトレードオフ

制御のアップグレードが予定されている仮想の巻線を考えてみましょう。その検査記録がモーター、カップリング、ギアボックスの保持をサポートしていると仮定します。プロジェクトの目的は、機械出力の増加ではなく、統合の向上です。

提案されたスコープはコンバータを置き換え、PLC データ交換を更新します。レビューでは、フィードバックの互換性、ブレーキ要件、保護、キャビネットの適合性、および許容基準を確立する必要があります。

計画されている成果は、承認された生産範囲を維持しながら、運用データの可視性を向上させることです。エネルギーの節約、出力の向上、ダウンタイムの削減は想定されていません。

ここで 1 つの仮定を変更します。工場は、さまざまな動作条件を必要とする幅広い製品範囲を望んでいます。元の保持提案はもはや十分な証拠ではありません。モーターとドライブを一緒に再評価し、必要に応じて AC 変換を比較します。

これは CHENTUO の顧客事例ではありません。その目的は、改修の推奨事項で何が変更され、何が制約のままになるのかを特定する必要がある理由を示すことです。公開された顧客結果には、実際のテスト記録と許可が必要です。

選択、統合、および DC ドライブのメンテナンス チェックリスト

インストールされた完全な構成から始めます。コンバータのモデル、モータの電機子とフィールドの定格、フィードバックの配置、デューティ、電源、エンクロージャ、および環境を記録します。名目上の電力だけからの代替を承認しないでください。 ABB の DCS880 ドキュメントには、構成が重要である理由が説明されています。象限オプション、フィールド励起、通信機能は個別の選択検討事項です。

統合には定義された範囲も必要です。エンジニアに、ドライブ、PLC、および HMI 間のコマンド、ステータス情報、障害処理、参照、および再起動動作をマッピングするように依頼してください。引き渡し時には、承認された設定、バックアップ、改訂された図面、受入記録が必要です。

この計画チェックリストを使用して、責任を分離します。

コントローラーを交換しても、ブラシ付きモーターに関連するメンテナンスは不要になります。設置ごとに 1 つのサービス間隔を割り当てるのではなく、該当するマニュアルと条件証拠に従ってください。

接続されたシステムの場合は、リモート アクセスを制御し、許可された変更を記録します。 NIST の運用技術セキュリティ ガイダンスでは、リモート アクセスを正当なニーズに限定し、不要になった場合はアクセスを削除することを推奨しています。

電気の設置、メンテナンス、試運転には資格のある担当者が担当します。停止したモーター、ソフトウェア コマンド、またはコントロール パネルの表示は、危険なエネルギーが遮断されていることを証明するものではありません。-サイトの手順と該当する現地の要件を適用します。 CCOHS はロックアウト原則の説明を提供します。

よくある質問

 

 

DC ドライブはいつ交換する必要がありますか?

障害、サポートされていない制御、利用できない重要な部品、または変更されたプロセス要件により、継続的な運用が受け入れられなくなった場合は、交換を検討してください。交換の境界を選択する前に、問題がコントローラ、モータ、またはシステム全体に関係しているかどうかを確認してください。上にリンクされている詳細な改造ガイドでは、より広範な評価ワークフローが提供されます。

AC VFD は同じブラシ付き DC モーターを維持できますか?

従来の AC VFD は、ブラシ付き DC モーター コントローラーの直接の代替品ではありません。通常の出力と制御アーキテクチャは AC モーターに使用されます。 DC から AC への変換を、モーター、フィードバック、保護、ブレーキ、機械的互換性を含むシステム プロジェクトとして扱います。

すべてのドライブは制動エネルギーを電源に返しますか?

いいえ、システムがエネルギーを電源に戻すのではなく、消費している間にモーターが発電する可能性があります。回生を指定したり、回収可能なエネルギーを見積もったりする前に、電力変換ハードウェアと許容されるエネルギー パスを確認してください。

最新の DC 機器は PLC と通信できますか?

はい、文書化されたプラットフォームは産業用ネットワーク接続を提供します。ただし、選択した構成に対して正確なプロトコル、アダプター、ファームウェア、および交換されたデータを検証する必要があります。ファミリ-レベルの接続ステートメントは、完全な統合設計ではありません。

改修見積りにはどのような情報が必要ですか?

ドライブとモーターの識別、アーマチュアとフィールドのデータ、フィードバックの詳細、アプリケーションの義務、ブレーキ要件、図面、およびシャットダウンウィンドウを準備します。国際調達の場合は、仕向地、現場での供給、数量、および必要な納期も明記してください。仮定を置き換えるのではなく、不足している情報を特定します。

システムはどれくらいの頻度で保守する必要がありますか?

モーターとコンバータのマニュアル、動作環境、デューティ、および状態の履歴を使用します。モーターのタスクを電子ドライブのタスクから分離してください。温度、汚れ、ブラシの状態、または故障の頻度が変化した場合は、担当のメンテナンス チームによる再検討を促す必要があります。

既存のドライブ システムの次のステップを選択してください

DC ドライブは、適切なモーターと実績のある機械の能力を維持している場合に、評価する価値があります。近代化では、保持されるすべての動作制限を尊重しながら、定義された問題を解決する必要があります。その条件が満たされない場合は、完全な交換品と比較してください。

CHENTUO (深センチェントゥオテクノロジー有限公司) は、PLC、HMI、PLC モジュール、可変周波数ドライブなどの産業オートメーション製品を提供しています。その製品カテゴリには、シーメンス、ABB、アレン ブラッドリー、三菱、オムロン、シュナイダーなどのブランドが含まれています。

既存のドライブ モデル、モーターの銘板、アプリケーション要件、およびシャットダウン制約を、CHENTUOお見積りフォーム。正確なモデルの利用可能性、提案された範囲、および除外事項の確認を要求します。現場でのエンジニアリング、設置、または試運転の責任は、製品リストから想定されるのではなく、個別に合意される必要があります。

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