Firma NORD je světový výrobce elektro-převodovek a frekvenčních měničů. Letos NORD uvedl měniče SK5x5, který je vhodný pro realizaci pohonů se záložním zdrojem pro případ výpadku napájení.

Pohony se záložním zdrojem napájení

Požadavek na zálohované napájení pohonů se vyskytuje v různých oborech a různých místech – může jít pohony v průmyslu, kde by náhlý výpadek způsobil vážné škody nebo pohony ve vybavení budov, kde se jedná o výtahy nebo požární čerpadla.
Jako zdroj záložního napájení může sloužit UPS, akumulátor či baterie a pro větší výkony dieselgenerátor. Při dimenzování výkonu záložního zdroje je nutné (kromě dalších parametrů) stanovit i maximální proud zálohovaného zařízení. Zde mají měničové pohony výhodu, protože rozběhový proud, který je většinou i maximálním, je zhruba 1,5 násobkem jmenovitého proudu. U běžného asynchronního motoru je rozběhový proud 4 až 7 násobný – na takový proud by pak bylo nutné dimenzovat např. UPS. Proto se často tyto pohony, kde není požadavek na regulaci otáček, vybavují měniči kmitočtu, protože cena měniče spolu s menší UPS je nižší než cena „velké“ UPS, dimenzované na rozběhový proud motoru bez měniče.

Způsoby zálohování měničů kmitočtu

Běžný měnič kmitočtu lze zálohovat dvěma způsoby – střídavým zdrojem na straně napájení nebo stejnosměrným zdrojem připojeným na stejnosměrný meziobvod do měniče. V obou případech je pak nutné zachovávat minimální napětí tak, jako při provozu ze sítě. To je nutné zejména proto, že ze silového obvodu je pomocí vnitřního zdroje napájena i řídící část elektroniky měniče. Tento vnitřní zdroj nepracuje při nízkém napětí sítě a měnič nahlásí chybu podpětí.

Tento fakt ovšem vede zejména při napájení z baterií k nutnosti používat vysokých hodnot napětí – v případě třífázově napájených měničů musí být napětí většinou vyšší jak 300 VDC i když by z hlediska kapacity dostačoval i menší počet baterií. V případě zálohování na střídavé straně napájení nebývá příliš na výběr, UPS jsou dodávány ve standardních napětích 230V nebo 3x400V. I zde je ovšem možné například využít 1-fázovou UPS pro zálohování 3-fázově napájeného měniče.

Obrázek 1: Měnič SK525E – zástupce řady SK5x5, model s možností připojení inkrementálního snímače otáček

Řešení s měničem SK5x5E

Měniče SK5x5E mají oddělené napájení 24VDC řídící elektroniky – měnič má svorky pro externí zdroj. Toto řešení dovoluje široký rozsah napětí zálohového zdroje: 3-fázový měnič je možné připojit na záložní zdroj o napětí 24 až 560 VDC. Použité napětí pak určuje maximální rychlost pohonu – pokud je například ve srovnání se jmenovitou hodnotou poloviční, je zhruba poloviční i maximální frekvence, při níž lze motor provozovat s plným kroutícím momentem. Pro nouzový provoz mnoha zařízení ovšem není nutná plná maximální rychlost pohonu.

Jak bylo zmíněno, pro řídící elektroniku přístroje je nutný záložní zdroj 24VDC (18-30VDC). Jedná se zdroj se zatížitelností 800mA a je tedy možné počítat a malým akumulátorkem či využít odbočku ze série baterií v případě, že pohon je zálohován stejnosměrně. I když se tedy jedná o jakýsi „druhý zdroj“, nejedná se zhledem k velikosti odběru o žádnou velkou komplikaci.

Dalším technickým detailem měniče SK5x5 je funkce přemostění nabíjecích odporů. Běžný měnič totiž nechává tyto odpory sepnuté, dokud napětí v meziobvodu nedosáhne předepsané výše. Při zpuštění motoru by pak byly tyto odpory zničeny, protože jsou dimenzovány jen na krátký okamžik při připojení měniče na síť (omezují proudovou špičku).

Zvláštním případem je zálohování zdvihových pohonů, kdy je požadavkem dopravení zátěže do nejnižšího místa na dráze. Tedy například v případě jeřábu dopravení břemena na zem, v případě výtahu jízda do nejnižší stanice (muselo by se ovšem jednat o výtah bez protizávaží). V těchto případech je nutný pouze malý záložní zdroj (např. i baterie 24V), který slouží pouze pro rozjezd a magnetizaci motoru. Po startu se motor dostane do generátorického režimu a napětí naopak dodává do meziobvodu měniče.

Výhodou měniče SK5x5 je tedy to, že elektronika není závislá na hodnotě napětí hlavního záložního zdroje a zálohovaný pohon je tedy celkově spolehlivější a lépe využitelný.