Zalety napędu o wspólnej szynie prądu stałego

Układy napędów ze wspólną szyną prądu stałego stają się coraz popularniejsze. Mają niewielkie rozmiary i wymagają mniej miejsca w obudowie. Dzięki wspólnemu zasilaniu z szyny prądu stałego ich sprawność została zwiększona. To wszystko pozwala uznać je za ekonomiczne kosztowo rozwiązania powszechnych problemów związanych z napędami, zapewniające szerokie spektrum cech użytkowych dla wielu gałęzi przemysłu i zakresów mocy.

 Typowy samodzielny napęd prądu przemiennego składa się z pojedynczego obudowanego modułu, który obejmuje prostownik, obwód pośredniprądu stałego i falowników. W układzie ze wspólną szyną prądu stałego zamiast indywidualnych prostowników, stosowanych w samodzielnych napędach prądu przemiennego, wspólny prostownik zasila szynę prądu stałego falowników (moduły DC-AC). W przypadku bardziej skomplikowanych zastosowań do zasilania szyny prądu stałego można wykorzystać również prostowniki ze sprzężeniem zwrotnym. Niezależnie od źródła zasilania prądu stałego, w porównaniu do układu zespołów samodzielnych, układy napędowe ze wspólną szyną prądu stałego mają wiele zalet. 

 

Oprócz elastyczności konstrukcyjnej, napędy ze wspólną szyną prądu stałego są bardzo wydajne. W zastosowaniach z różnymi falownikami, które jednocześnie pracują silnikowo i generatorowo, możliwy jest rozdział mocy po szynie stałoprądowej. Układ napędowy jest bardziej wydajny, ponieważ wykorzystuje mniej mocy z prostownika, a zespoły pracujące generatorowo przesyłają moc do wspólnej szyny prądu stałego w celu wykorzystania przez zespoły pracujące silnikowo.

 Dalsze oszczędności kosztowe są możliwe dzięki stosowaniu tylko jednego większego komponentu układu zamiast wielu mniejszych elementów – dławików, zespołów hamulcowych, styczników itp. To pozwala na redukcję liczby części stosowanych w układzie napędowym i przyczynia się do zmniejszenia liczby awarii oraz liczby części zamiennych.

 Mniej elementów układu oznacza mniejszą przestrzeń zajmowaną w panelu. Co ważniejsze, możliwe są dalsze oszczędności kosztów i przestrzeni w panelu, ponieważ zapotrzebowanie prostownika i elementów układu na moc jest często mniejsze niż suma mocy falowników. Wynika to z rozdziału mocy i wartości współczynnika jednoczesności obciążenia, związanych z taką konstrukcją, jako że nie wszystkie falowniki będą silnie obciążać prostownik w tym samym czasie.

 Poza mniejszymi kosztami energii i sprzętu systemy ze wspólną szyną prądu stałego gwarantują oszczędność czasu wykonywania montażu i połączeń. Eliminacja połączeń z wszystkimi poszczególnymi elementami systemu oraz łatwe podłączanie kolejnych urządzeń do szyny stałoprądowej dają w efekcie bardziej przejrzysty, mniejszy i prostszy układ instalacji.

Producenci napędów koncentrują uwagę na upraszczaniu podłączeń do szyny stałoprądowej. Poszukuje się konstrukcji z wbudowanymi podłączeniami do szyny zbiorczej, które eliminują konieczność okablowania szyny prądu stałego. W takich rozwiązaniach potrzebne są tylko zwory szynowe lub przewody połączeń wewnętrznych. Wbudowane zabezpieczenia topikowe łączy prądu stałego stanowią kolejną zaletę – pozwalają zrezygnować z okablowania i urządzeń zewnętrznych.

 Przykładem jest seria układów napędów Masterdrives Compact Plus AC firmy Siemens, zaprojektowanych dla samodzielnych napędów prądu przemiennego z sekcją prostowniczą o obciążalności znamionowej dwukrotnie większej od zapotrzebowania sekcji falownika. Sekcja prostownicza zapewnia zasilanie dodatkowych zespołów falownikowych po szynie prądu stałego. Takie rozwiązanie konstrukcyjne pozwala na zmniejszenie kosztów i przestrzeni dla wyodrębnionego zespołu prostowniczego w małych układach o wspólnej szynie prądu stałego, przy zachowaniu wszystkich zalet takiego układu.