Introduzione

Man mano che le operazioni minerarie continuano a perseguire maggiore efficienza, costi di manutenzione inferiori e prestazioni energetiche migliorate, i sistemi di trasporto a magnete permanente a trasmissione diretta (PMDD) stanno rapidamente sostituendo le soluzioni convenzionali a nastro.

FGITrasmissione a frequenza variabile (VFD) della serie FD300è stato sviluppato specificamente per motori a tamburo a magnete permanenti, offrendo controllo vettoriale ad alte prestazioni, coordinazione precisa tra più motori e un funzionamento affidabile in condizioni di estrazione impegnative. Questa applicazione dimostra come la serie FD300 offra con successo un controllo master-slave stabile ed efficiente per un sistema di trasporto a magnete permanente a azionamento diretto in una miniera di carbone.

Perché i sistemi di trasporti a magnete permanente a azionamento diretto?

I sistemi tradizionali di nappo trasportatore utilizzano tipicamente una combinazione dimotori a induzione, accoppiamenti idraulici, cambi e tamburi di trasmissione. Sebbene ampiamente adottati, questi sistemi di trasmissione multistadio spesso soffrono di:

• Alto consumo energetico

• Frequenti guasti meccanici

• Requisiti di manutenzione intensiva

• Ampio spazio di installazione

• Impatto di avviamento elevato su nastri e attrezzature

La tecnologia a magnete permanente elimina il cambio e altri componenti meccanici intermedi, offrendo diversi vantaggi significativi:

• Maggiore efficienza di trasmissione

• Perdite meccaniche più basse

• Impronta di installazione compatta

• Eccellente capacità di avviamento con carichi pesanti

• Requisiti di manutenzione ridotti

• Maggiore affidabilità e durata di servizio più lunga

• Struttura antiesplosione adatta all'estrazione sotterranea

Questi vantaggi rendono i sistemi di nizzo PMDD una soluzione sempre più preferita per le moderne miniere di carbone.

Sfide nel controllo dei motori a tamburo a magneti permanenti

I motori a tamburo a magneti permanenti generalmente adottano unStruttura a magnete permanente del rotore esterno, dove il tamburo stesso funge da rotore del motore.

Rispetto ai motori convenzionali, questi sistemi presentano:

• Conteggio di poli estremamente elevati (tipicamente oltre 40 coppie di poli)

• Requisiti di coppia di avviamento elevati

• Funzionamento a bassa velocità e carichi pesanti

• Funzionamento sotterraneo continuo in ambienti ostili

Queste caratteristiche impongono richieste molto più elevate all'algoritmo di controllo dell'inverter rispetto alle applicazioni convenzionali a motori a induzione.

Serie FD300: Algoritmi di controllo avanzati per motori a tamburo a magnete permanenti

La serie FD300 VFD integra molteplici tecnologie di controllo avanzate specificamente progettate per applicazioni con nastri trasportatori a magnete permanente.

Prestazioni eccezionali a bassa velocità con carichi pesanti

L'algoritmo avanzato di controllo vettoriale fornisce fino aCoppia nominale del 180% a velocità quasi zero, che abilita:

• Avvio del nappalegatore completamente carico

• Trasporto affidabile in salita

• Funzionamento stabile a bassa velocità

• Capacità anti-rollback

Identificazione della posizione multipolare ad alta precisione

I VFD standard spesso faticano a controllare motori con conteggio di poli molto elevati, risultando in:

• Perdita di sincronizzazione

• Vibrazione

• Corrente di fondo

• Avvio al contrario

Il FD300 incorpora algoritmi proprietari multipolometriche per la stima della posizione del rotore in grado di identificare con precisione la posizione iniziale del rotore con un errore inferiore±5°, garantendo un avvio fluido e affidabile.

Controllo vettoriale senza sensore con controllo opzionale ad anello chiuso

Il FD300 dà priorità al controllo vettoriale senza sensore ad alte prestazioni, supportando anche:

• Codificatori assoluti

• Codificatori incrementali

• Feedback del Resolver

Poiché i dispositivi encoder sono vulnerabili a umidità, polvere e danni meccanici nelle miniere sotterranee, la soluzione senza sensore migliora significativamente l'affidabilità del sistema mantenendo eccellenti prestazioni a bassa velocità.

Funzioni dedicate di controllo dei trasportatori

La FD300 offre una gamma completa di caratteristiche specifiche per i trasportatori, tra cui:

• Bilanciamento della potenza multi-motore master-slave

• Meno diDeviazione di potenza del 5%tra motori master e slave

• Tempo di accelerazione e decelerazione regolabile da0 a 1800 secondi

• Avviamento e arresto morbidi per ridurre la tensione della cinghia

• Frenatura DC per protezione anti-rollback

• Frenata rigenerativa per il trasporto in discesa

• Protezione da stallo

• Protezione da rottura della cinghia

• Protezione di uscita

• Protezione contro la demagnetizzazione da magneti permanenti

Feedback energetico rigenerativo

Per i nastri trasportatori lunghi in discesa comunemente utilizzati nelle operazioni minerarie, il FD300 supporta:

• Funzionamento rigenerativo a quattro quadranti

• Tecnologia Active Front End (AFE)

• Funzionamento ad alto fattore di potenza

• Recupero energetico alla rete

Caso di applicazione: Miniera di carbone a Guizhou, Cina

La serie FD300 è stata implementata con successo in una miniera di carbone gestita da un gruppo energetico provinciale a Guizhou, Cina.

FGI fornì una soluzione completa di unità composta da unaTrasmissione principale FD300-355G-6e unoPropulsione schiava, sostituendo il tradizionale motore a induzione e il sistema di trasmissione del cambio con una soluzione di trasmissione diretta a magneti permanenti.

Per soddisfare il requisito del cliente di massima affidabilità operativa, FGI sviluppò un sistema personalizzatoModalità di commutazione Master-Slave / Standalone.

Se un motore o un inverter diventano non disponibili, il disco rimanente può continuare a funzionare in modo indipendente, riducendo significativamente i tempi di inattività della produzione e migliorando la disponibilità complessiva del sistema.

Benefici chiave ottenuti

1. Riduzione dello stress meccanico

Il FD300 consente tempi di avvio regolabili da1 a 3600 secondi(tipicamente configurati tra 60 e 120 secondi), riducendo la tensione del nastro e gli shock meccanici prolungando al contempo la durata di rulli, tamburi e componenti di nastri.

2. Condivisione precisa del carico multi-motore

Attraverso la coordinazione intelligente master-slave, il sistema mantiene la deviazione di potenza sotto5%, garantendo una distribuzione equilibrata del carico e prevenendo il surriscaldamento del motore.

3. Avvio affidabile a carichi pesanti

La capacità di produrreCoppia nominale del 180% a basse velocitàconsente un avvio fluido anche quando il nestastro trasportatore è completamente carico, eliminando di fatto le condizioni di stallo.

4. Miglioramento dell'efficienza energetica

Il VFD regola automaticamente la velocità del nastro trasportatore in base al flusso del materiale.

Quando il nastro trasportatore opera in condizioni di carico parziale o di minimo, si evita un funzionamento ad alta velocità inutile, riducendo:

• Consumo energetico

• Usura meccanica

• Costi operativi complessivi

Conclusione

La tecnologia di controllo a magnete permanente a comando diretto sviluppato indipendentemente da FGI è specificamente ottimizzata per motori a tamburo a magnete permanente a bassa velocità e ad alto polo utilizzati nei sistemi di trasporto minerario.

Attraverso un avanzato controllo vettoriale, coordinazione intelligente master-slave, feedback energetico rigenerativo e funzioni di protezione complete, la Serie FD300 sblocca completamente i vantaggi della tecnologia a magnete permanente a guida diretta.

La soluzione aiuta le aziende minerarie a migliorare l'efficienza operativa, ridurre il consumo energetico, minimizzare i requisiti di manutenzione e aumentare l'affidabilità produttiva, offrendo valore a lungo termine per operazioni minerarie moderne, intelligenti e sostenibili.