Sistema di collegamento in circuito intermedio: sfruttare l'energia di frenatura e risparmiare energia

Da molti anni, Baumüller concentra la propria attenzione sullo sviluppo di sistemi di azionamento che siano efficienti dal punto di vista energetico. L’uso efficiente delle risorse è evidente anche nei servoazionamenti b maXX, i quali possono essere collegati tra loro tramite un circuito intermedio comune. Durante la frenata, ad esempio, l’energia cinetica del sistema può essere convertita in energia elettrica e distribuita ad altri assi tramite il sistema di collegamento in circuito intermedio.

Risparmio energetico nel trituratore bialbero

In un trituratore bialbero, l’energia di frenatura recuperata dal primo albero di triturazione può essere sfruttata per azionare il secondo albero. Questo principio funziona sia in modalità normale che in modalità inversa. Per risparmiare ancora più energia e ridurre ulteriormente i costi, un albero di triturazione può accelerare non appena l’altro rallenta. 

Come funziona un sistema di collegamento in circuito intermedio

Efficienza energetica grazie all’accumulo temporaneo

Quando un motore viene frenato, l’energia viene reimmessa nel circuito intermedio del convertitore. Grazie al sistema di collegamento in circuito intermedio, l’energia generata dal motore in fase di frenatura viene quindi trasmessa come energia motrice ad un altro servoazionamento. In questo modo si riduce il consumo complessivo di energia dalla rete di alimentazione. 

L’accumulo temporaneo riduce le resistenze di frenatura

Per proteggere il servoazionamento dalla sovratensione, l’energia in eccesso viene convertita in calore tramite una resistenza di frenatura. L’energia viene così “bruciata”. Grazie a un sistema di collegamento in circuito intermedio, l’energia eccedente può essere distribuita tra due o più servoazionamenti b maXX. In questo modo è possibile ridurre le resistenze di frenatura (downsizing) o eliminarle completamente. Ciò consente di risparmiare spazio e ridurre i costi per il quadro elettrico e l’energia.

Accumulatore di energia per un arresto controllato dell’impianto

Il sistema di collegamento in circuito intermedio è efficace anche in caso di anomalie. In questo modo, in caso di interruzione della rete elettrica o di un’anomalia, l’energia immagazzinata può essere utilizzata per spegnere l’impianto in modo controllato. Gli assi motori, quindi, possono essere spostati in una posizione definita in base all’energia residua disponibile e al fabbisogno energetico. In tal modo si possono evitare danni e si può accelerare notevolmente il riavvio della macchina. Questa funzione è integrata direttamente nell’azionamento e, in caso di guasto, è in grado di eseguire immediatamente questa reazione, ad esempio per evitare danni alla meccanica.
Oltre ad aumentare il rendimento dell’impianto, il buffer energetico può anche rendere superflua un’alimentazione elettrica indipendente.

Come è possibile collegare i servoazionamenti a un sistema di collegamento in circuito intermedio?

L’implementazione di un sistema di collegamento in circuito intermedio è estremamente semplice. Poiché le unità singole delle serie b maXX 5500 e b maXX 6500 sono dotate di serie di capacità del circuito intermedio integrate (condensatori), i due dispositivi per due azionamenti, ad esempio, devono essere collegati solo nel quadro elettrico con due cavi.

Quali sono i vantaggi di un sistema di collegamento in circuito intermedio?

• Scambio di energia tra gli azionamenti: in un sistema di collegamento in circuito intermedio, gli azionamenti che frenano possono reimmettere energia nel circuito intermedio. Questa energia di frenatura può essere sfruttata da altri azionamenti che sono in fase di accelerazione. Ciò migliora notevolmente l’efficienza dell’intero sistema, poiché viene immessa meno energia dalla rete e viene sprecata meno energia sotto forma di calore.
• Riduzione del fabbisogno energetico: grazie al riutilizzo dell’energia di frenatura è possibile ridurre il fabbisogno energetico esterno. Ciò comporta costi di esercizio inferiori e un miglior bilancio energetico.
• Risparmio sui costi hardware: poiché le resistenze di frenatura sono più piccole o completamente eliminate, è possibile realizzare quadri elettrici di dimensioni inferiori. Ciò riduce i costi per il necessario hardware.
• Maggiore rendimento dell’impianto: grazie al buffer energetico, in caso di anomalia la macchina potrà essere spesso arrestata in modo controllato e sarà subito pronta per la riaccensione.
• Minore carico sulla rete: lo scambio di energia attraverso il circuito intermedio alleggerisce il carico sulla rete di alimentazione.
• Riduzione di energia e costi e dell’impronta di CO₂.

Risparmio energetico anche oltre il trituratore

Il trituratore bialbero mostra questo principio in modo particolarmente chiaro, ma non si limita solo a questo. Ovunque vi siano più servoassi che frenano e accelerano in modo sfalsato nel tempo, conviene ricorrere a un sistema di collegamento in circuito intermedio, ad esempio nelle presse a vite, nelle macchine di lavorazione di materie plastiche o negli impianti di confezionamento. La pagina dedicata alla soluzione di azionamento completamente elettrica ad alta coppia per trituratori illustra il modo in cui Baumüller realizza il sistema di azionamento completo per i trituratori. L’articolo introduttivo sul circuito intermedio approfondisce gli aspetti tecnici di questo argomento.

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Contatto

FAQ
Domande frequenti sul sistema di collegamento in circuito intermedio Baumüller

Avete domande sul nostro sistema di collegamento in circuito intermedio? Qui troverete le risposte. Le nostre FAQ vi forniranno una prima assistenza. Se avete bisogno di ulteriori informazioni, scriveteci un messaggio.

• Che cos’è un sistema di collegamento in circuito intermedio?

  Un sistema di collegamento in circuito intermedio collega i circuiti intermedi di più servoconvertitori in una rete comune. Quando un asse frena, il suo motore immette l’energia di frenatura in questo circuito intermedio comune, da cui un altro asse in accelerazione la utilizza immediatamente. L'energia viene quindi riutilizzata anziché essere convertita in calore nella resistenza di frenatura, il che riduce il prelievo dalla rete.

• Per quali macchine è conveniente utilizzare un sistema di collegamento in circuito intermedio?

  Il sistema di collegamento in circuito intermedio è vantaggioso per qualsiasi macchina i cui servoassi frenano e accelerano in modo sfalsato nel tempo, poiché solo in questo modo l'energia di frenatura di un asse può alimentare l'altro. Le applicazioni tipiche di un sistema di collegamento in circuito intermedio sono i trituratori bialbero, le presse a vite, le macchine di lavorazione di materie plastiche e le imballatrici.

• Posso ridurre l’impiego delle resistenze di frenatura utilizzando il sistema di collegamento in circuito intermedio?

  Sì, è possibile ridurre l’impiego delle resistenze di frenatura. Poiché l'energia di frenatura viene distribuita tra gli assi, è necessaria una minore dissipazione di energia tramite la resistenza di frenatura. La resistenza di frenatura può essere di dimensioni inferiori o essere del tutto eliminata, consentendo così di risparmiare spazio nel quadro elettrico e di ridurre i costi. Il chopper di frenatura rimane nel dispositivo come unità di comando; la resistenza zavorra esterna viene installata solo se necessario.

• Il sistema di collegamento in circuito intermedio è utile in caso di picchi di carico e interruzioni di rete?

  Il sistema di collegamento in circuito intermedio entra in funzione in due situazioni. Riduce i picchi di carico, poiché una parte dell'energia di accelerazione proviene dall'energia di frenatura recuperata anziché dalla rete. E l'energia immagazzinata nel circuito intermedio funge da riserva: in caso di interruzione di corrente, gli assi si spostano in modo controllato in una posizione definita, a seconda dell'energia residua. Ciò protegge la meccanica e può rendere superflua un'alimentazione elettrica separata e indipendente.

• In che modo i servoconvertitori vengono collegati al sistema di collegamento in circuito intermedio?

  La connessione al sistema di collegamento in circuito intermedio è semplice: in presenza di unità singole con capacità del circuito intermedio integrate, come ad esempio le serie b maXX 5500 e 6500, è sufficiente collegare due dispositivi nel quadro elettrico con due cavi. Per configurazioni più grandi o miste, questa funzione è assunta dalla tecnologia di allineamento tramite il sistema Drive Connect, mentre un modulo di accoppiamento del circuito intermedio collega i dispositivi cablati, nel rispetto delle norme, a quelli collegati a un binario di rame comune.

• Ho bisogno di un modulo di alimentazione o di recupero separato?

  Non è assolutamente necessario un modulo separato. Nel sistema di collegamento in circuito intermedio, il recupero di energia nella rete viene ridotta al minimo o evitata, per cui non è necessaria alcuna unità di recupero aggiuntiva. Un'unità singola ad alte prestazioni può fungere anche da unità di alimentazione per il gruppo di assi; in tal caso non è necessaria un'alimentazione separata. Laddove si registra un eccesso costante di energia di frenatura che deve essere reimmessa nella rete, Baumüller offre, con la serie b maXX 5100, unità di alimentazione e recupero con reimmissione sinusoidale nella rete, in un intervallo di potenza del circuito intermedio compreso tra 36 e 200 kW.

• In che modo il circuito intermedio viene protetto dalle sovratensioni?

  L'energia di frenatura in eccesso fa aumentare la tensione del circuito intermedio. Tradizionalmente, l'energia viene convertita in calore tramite una resistenza di frenatura, al fine di proteggere l’azionamento da sovratensioni. In un sistema di collegamento in circuito intermedio, questa energia viene invece trasferita ad altri azionamenti oppure reimmessa nella rete tramite un'alimentazione con funzione di recupero. Ciò stabilizza il circuito intermedio e alleggerisce il carico sulla resistenza di frenatura.

• Come viene protetto e dimensionato il circuito intermedio?

  Nel sistema di collegamento in circuito intermedio, un fusibile del circuito intermedio integrato come optional sostituisce la protezione esterna. Il circuito di carica nel servoconvertitore può essere realizzato come alimentazione a tiristore o come carica a resistenza. Se l'alimentazione è controllata a tiristore, a seconda dell'applicazione è possibile fare a meno dell'induttanza di rete. Il dimensionamento specifico, ovvero i valori di protezione, nonché la configurazione del precarico e della protezione, varia a seconda dell'apparecchio e dell'impianto e viene definito nel manuale di progettazione.

• È possibile installare il sistema di collegamento in circuito intermedio come soluzione retrofit o combinarlo con serie precedenti?

  Il sistema di collegamento in circuito intermedio può essere installato in retrofit con facilità: i dispositivi dotati di capacità del circuito intermedio integrate vengono collegati nel quadro elettrico. Il passaggio alla nuova generazione non presenta alcuna difficoltà: il firmware della serie b maXX 6000 è pienamente compatibile con quello della serie precedente b maXX 5000. Il passaggio è possibile senza la necessità di effettuare una nuova programmazione o parametrizzazione. Baumüller verifica caso per caso se sia possibile collegare tra loro specifici servoregolatori di vecchia generazione e come debbano essere dimensionate le correnti di compensazione e la protezione.

• Il sistema di collegamento in circuito intermedio è conveniente?

  Il sistema di collegamento in circuito intermedio offre tre vantaggi: un minore prelievo di energia dalla rete, resistenze di frenatura ridotte o addirittura eliminate, con conseguente riduzione delle dimensioni del quadro elettrico, e un minore carico sulla rete. L'entità del risparmio dipende dal profilo di carico della macchina, ovvero dalla frequenza e dall'intensità con cui gli assi frenano e accelerano in modo sfalsato nel tempo. Baumüller calcola il potenziale di risparmio concreto in base alla singola applicazione.