ИБП и станки

Современное производство невозможно без автоматизации. Системы автоматического управления процессами глубоко проникли во все сферы промышленности и обработки. Это в полной мере относится и к металлообработке, осуществляемой на станках с ЧПУ и современных обрабатывающих комплексах. Процесс обработки заготовок сводится для оператора к операциям по установке деталей и оснастки и вводе/запуске программ по обработке в систему управления обрабатывающего центра. Такие системы позволяют обеспечивать высокую производительность оборудования и стабильно высокое качество получаемых изделий, исключая из процесса производства «человеческий» фактор и минимизируя брак. Автоматизация процессов обработки снижает до минимума риск порчи заготовки и выхода из строя дорогостоящего инструмента, исключая возможность проведения ошибочных операций.

Но автоматизация процессов предъявляет повышенные требования к качеству и непрерывности электропитания обрабатывающих центров. Кратковременная потеря электропитания, колебания частоты, частотные помехи и колебания напряжения приводят к сбоям в работе автоматики, нарушении нормальных процессов обработки и в конечном итоге к повреждению дорогостоящих заготовок и оснастки. В некоторых случаях проблемы с электропитание вызывают поломки самого оборудования.

Организация питания таких потребителей от двух независимых вводов (1 категория надежности электроснабжения) в данном случае оказывается неэффективной (как и особая группа 1 категории электроснабжения с использованием в качестве 3-го независимого источника тока ДГУ), вследствие того, что при такой схеме допускается прекращение подачи электроэнергии при отключении одного источника питания на время, не превышающее автоматический переход на энергоснабжение потребителя по второму источнику питания. Использование генератора так же требует времени на старт двигателя и переключения нагрузки на генератор. Как правило электронные системы крайне чувствительны именно к полной потере питания и в состоянии выдержать перерыв в электроснабжении не превышающий 20 мсек. Более длительные перерывы в электроснабжении приводят к перезагрузке систем управления. Так же потеря питания при работе приводов станков приводит к их остановке в процессе обработки, что чаще всего приводит к поломке инструмента и необратимому повреждению заготовки, при этом отсутствует возможность вывести инструмент из зоны резания, чтобы избежать повреждений (приводы обесточены).

Данная проблема полностью решается применением в качестве 3-го независимого источника электроснабжения Источника Бесперебойного Питания (ИБП), построенного по технологии двойного преобразования (OnLine). Питание нагрузки в этом случае осуществляется через ИБП.

На рисунке приведена типовая схема организации электроснабжения потребителей от двух независимых вводов с применением в качестве независимого источника питания ИБП с аккумуляторными батареями (Показана схема с резервированием ИБП по схеме N+1).

Питание оборудования постоянно осуществляется через ИБП. При наличии напряжения на вводах ИБП осуществляют питание нагрузки и подзаряд АКБ. При любых проблемах с сетью ИБП переходят в режим работы от батарей и продолжают обеспечивать нагрузку качественным электропитанием. Разрыва электроснабжения при этом не происходит. При восстановлении сети ИБП переходит в нормальный режим работы.

Для случая когда необходимо обеспечить защиту электропитания только для систем управления обрабатывающего центра или станка с ЧПУ применяется стандартный ИБП двойного преобразования, предназначенный для питания компьютерного оборудования.

При необходимости обеспечить непрерывность электроснабжения станка в целом, данный вид ИБП не подходит, поскольку любой обрабатывающий центр содержит в себе массу электроприводов (главный привод, приводы подачи). Кроме возможных пусковых токов электромоторов, вызывающих перегрузку ИБП в моменты старта (Мощность ИБП в этом случае необходимо выбирать по максимальной пусковой мощности), необходимо учитывать возможные регенеративные токи, возникающие в приводах при использовании генераторного (рекуперативного) режима торможения приводов. Стандартный ИБП не рассчитан на работу с нагрузкой, в которой возникают обратные токи. Это приводит к росту напряжения на внутренней шине постоянного тока ИБП и к его защитному отключению (либо повреждению) с последующим отключением нагрузки.

Для решения этой задачи применяются ИБП, имеющие возможность работы с регенеративной нагрузкой и способные перенаправлять энергию со своего входа обратно в сеть.

Примером таких ИБП служат ИБП серии BOXER:

Схема ИБП показывающая возможность работы с нагрузкой такого рода приведена ниже.

При возникновении на выходе ИБП обратного тока (генерация со стороны нагрузки), ИБП переключается в обратный режим работы и перенаправляет избыточную мощность в питающую сеть. Данный режим работы возможен благодаря использованию в ИБП зеркальной схемы выпрямителя и инвертора и отсутствию в схеме бустеров и отдельных зарядных устройств для АКБ.