HYDAC KineSys Acionamento de rotação variável DVA-Kit

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1 HYDAC KineSys Acionamento de rotação variável DVA-Kit P /05.16

2 Anotação As indicações neste catálogo referem-se às condições operacionais e casos de aplicação descritos. Em casos de aplicação e/ou condições operacionais divergentes, pedimos entrar em contato com o nosso respectivo departamento técnico. Reservamo-nos o direito de efetuar alterações técnicas sem prévio aviso.

3 A HYDAC foi fundada no ano de 1963 em Sulzbach / Neuweiler na Alemanha, onde até hoje se encontra a sede do grupo de empresas. Com mais de 8000 colaboradores em todo o mundo a HYDAC é uma das empresas líder na tecnologia de fluidos, hidráulica e eletrônica. Com a amplitude e profundidade do programa de produtos e com a reconhecida competência em desenvolvimento, fabricação, vendas e assistência, são dimensionados e construídos modernos e confiáveis sistemas de acionamento. Com mais de 45 filiais próprias no exterior e mais de 500 parceiros de venda e assistência, a HYDAC está mundialmente nas proximidades imediatas do cliente e é um parceiro experiente e confiável in loco. HYDAC KineSys significa sistemas cinemáticos e se caracteriza pela perfeita simbiose das engenharias de hidráulica e eletromecânica. A exigência por alta produtividade sob simultânea observação da eficiência de recursos, torna-se cada vez mais frequente como especificação de cliente em máquinas e equipamentos modernos. Diante de um panorama em constante crescimento dos custos de energia e da matéria prima, a concepção eficiente do sistema de acionamento é um importante componente na consideração geral dos Custos de Ciclo de Vida (Life Cycle Costs). Daí moderna tecnologia de acionamento significa uma vantagem frente à concorrência. Através das experiências adquiridas em muitos projetos internacionais, nossos especialistas de produto e ramos industriais podem analisar a sua aplicação. Juntos elaboraremos rapidamente e determinados no objetivo de soluções econômicas. Conforme a aplicação, do simples comando até a regulação altamente dinâmica, diversas estratégias serão selecionadas para a tarefa de acionamento. Nesta ocasião podemos recorrer a um grande número de bancadas de ensaio e sistemas de simulação. Neste caso não faz diferença em se tratar de um desenvolvimento individual e fabricação de sistemas estacionários e móveis, ou da realização de soluções seriadas. Através da disposição de todo o programa de produtos HYDAC, podemos colocar à sua disposição a melhor solução para suas necessidades. Desta forma se reduz a complexidade, e a mais eficiente função para a operação de sua máquina e instalação é assegurada. Suas tarefas são os nossos desafios. 1

4 Índice 1 Funcionamento e características Descrição Construção Opções adicionais Exemplos de instalação Módulos de função Módulo funcional com função de bloco Módulo funcional com função de bloco Bloco carregador de acumulador Módulo funcional com função de bloco Dados técnicos Côdigo de tipo Faixas de ajuste de pressão e vazão Características elétricas Modo operacional Fluido operacional Dimensões DVA-Kits Módulo funcional 45 função de bloco Módulo funcional 100 função de bloco Bloco carregador de acumulador Exemplos de aplicação Ajuste da vazão Regulação de pressão / vazão / posição / temperatura Funções de bloco Operação de pressão regulada com circuito carregador de acumulador Faixa operacional acima da vazão nominal (operação com campo enfraquecido) Projetos

5 Informação de produto 1 Funcionamento e características O Kit DVA é um acionamento compacto de rotação variável (DVA) para aplicações hidráulicas, que se destaca pela perfeita simbiose de hidráulica e eletromecânica. O sistema pré-configurado é composto de um motor de norma com conversor de frequência sobre montado e uma bomba de engrenagem externa flangeada. Um bloco de conexão com proteção de bomba e acumulador opcional completa o sistema. A conexão elétrica é efetuada diretamente no conversor de frequência. Dada à adaptação de condição otimizada da solução KineSys, a potência dissipada é reduzida ao mínimo. Para os mais diferentes campos de aplicação toda a parametrização e afinação do sistema de acionamento são efetuadas no conversor de frequência. Através da regulação interna, pressão e vazão podem ser colocadas à disposição conforme necessidade. O controle hidráulico básico é realizado através de um módulo funcional, o qual é flangeado diretamente ao motor. Para a aplicação em sistemas de pressão constante de pequena a média potência, os grupos motobomba KineSys são uma solução de fácil utilização e energeticamente eficientes. Características do Kit DVA programa standard Potência de acionamento até 22 kw Pressão operacional até 210 bar Fluxos volumétricos até 100 l/min Regulação de pressão ou vazão integrada Funções de lógica são realizáveis 4 entradas digitais / 2 entradas analógicas (conexão de sensor de pressão e de vazão é possível) 2 saídas digitais / 1 saída analógica Sem necessidade de quadro de comando Tensão de entrada: trifásico 200 V V, Hz IP55 Sob consulta também são possíveis dados técnicos divergentes (p.ex. pressão e vazão mais altas, IP65 2 Vantagens do produto Operação contínua com pressão constante é possível para aplicação específica Carga de acumulador com rotação variável com função de desligamento é integrável Nível de vazão e pressão variáveis Diversos algoritmos de regulação são integráveis A conexão elétrica é efetuada somente no conversor de frequência (campo de rotação independente) Fornecimento O Kit DVA é fornecido montado completo, testado e pré-parametrizado conforme especificado pelo cliente 3

6 2. Descrição 2.1 Construção Conversor de frequência Motor Módulo de função Suporte da bomba Bomba A execução padrão do Kit DVA consiste de um motor de Norma com conversor de frequência montado sobre o próprio, bomba de engrenagem externa inclusive suporte e placa adaptadora, assim como módulo funcional hidráulico. Variantes Na variante de instalação horizontal o Kit DVA é fornecido completamente montado Na variante de instalação vertical, para montagem em tanque, o módulo funcional é fornecido em separado 4

7 2.2 Opções adicionais Ventilador externo Com operação da unidade moto-bomba abaixo da metade da rotação nominal com plena pressão, a ventilação própria do motor não é suficiente. Para tais casos está disponível opcional um ventilador externo. Módulo de carga de acumulador O Kit DVA pode ser executado com módulo carregador de acumulador. Com isto, funções hidráulicas com menor necessidade de vazão podem ser supridas pelo acumulador. Isto aumenta a dinâmica quando da compensação de fugas ou diminui o tempo de ligação do motor, o que resulta num aumento da eficiência energética. Bombas Na execução standard são utilizadas bombas HYDAC de engrenagem externa PGE do tamanho 2 (PGE102). Opcional podem ser utilizadas outras bombas HYDAC de engrenagem externa PGE assim como bombas de engrenagem interna PGI. Fieldbus O sistema pode ser acoplado a um controle via um fieldbus. Com isto é possível determinar valores nominais via o Bus e efetuar a leitura do status. Possíveis sistemas de fieldbus: Profibus EtherCAT CANopen ProfiNET 5

8 2.3 Exemplos de instalação Variante de instalação horizontal Variante de instalação vertical 6

9 2.4 Módulos de função Na posição de instalação horizontal o módulo de função é fornecido flangeado à bomba com a placa adaptadora. Por princípio é possível instalar o módulo de função externamente, como por exemplo na variante de instalação vertical Módulo funcional com função de bloco 1 U p MP2 G ¼ MP1 G ¼ P G ½ T2 G ½ No módulo funcional com a função de bloco 1 é previsto com bypass com diafragma. Com isso a vazão mínima necessária é descarregada, que garante a rotação mínima da bomba. A vazão real disponível na conexão de suprimento (conexão de pressão (P) no módulo funcional é assim menor que a vazão da bomba (Q em P = Q bomba Q diafragma ). T1 G 1/8 HFI M Módulo funcional com função de bloco 2 U p MP2 G ¼ MP1 G ¼ P G ½ T2 G ½ No módulo funcional com a função de bloco 2" a vazão através do diafragma pode ser interrompida via a válvula de bloqueio comutável. Com isso a vazão total da bomba está disponível na conexão de suprimento. T1 G 1/8 HFI M 7

10 2.4.3 Bloco carregador de acumulador SP G ½ P G ½ T G ½ O bloco carregador de acumulador com a função de bloco 3 realiza um circuito de carga de acumulador. U p MP G ¼ MSP G ¼ Se é exigido uma necessidade de vazão alternada em toda a faixa de ajuste, então pode-se utilizar um módulo carregador de acumulador com acumulador hidráulico. Com isso também é possível combinar uma operação reguladora de pressão com circuito de carga de acumulador. Veja também capítulo 5, exemplos de aplicação. Além disso, o acumulador hidráulico pode ser usado para aumentar a dinâmica do sistema. Exemplo: Movimento rápido, com pressão regulada de um cilindro com manutenção de pressão em seguida (compensação de fuga). HFI M Módulo funcional com função de bloco 4 U p MP2 G ¼ MP1 G ¼ P G ½ T2 G ½ O módulo funcional com a função de bloco 4 inclui importantes componentes como válvula de retenção e válvula limitadora de pressão para um suprimento de pressão seguro. Neste caso é preciso observar que a vazão mínima da bomba sempre deve ser consumida. T1 G 1/8 HFI M 8

11 3 Dados técnicos 3.1 Código de tipo 9

12 3.2 Faixas de ajuste de pressão e vazão p [bar] ~ M [Nm] Sem módulo funcional, respect. função de bloco 4 p nom p [bar] ~ M [Nm] Q mín bomba n mín bomba Q nom bomba n nom motor Q máx n máx bomba Q bomba [l/min] ~ n [min -1 ] p nom Função de bloco 1 p [bar] ~ M [Nm] Q bloco1 n nom motor Q máx n máx bomba Q em (P) [l/min] ~ n [min -1 ] p nom Função de bloco 2 Q nom bomba = Q bloco2 n nom motor Q máx n máx bomba Q em (P) [l/min] ~ n [min -1 ] Vazão e pressão na bomba (sem módulo funcional, respect. função de bloco 4) Vazão e pressão na conexão de suprimento (P) livremente ajustável (função de bloco 1) Vazão na conexão de suprimento (P) com função adicional realizável (função de bloco 2) Faixa operacional para operação acima da vazão nominal da bomba, operação de enfraquecimento de campo do motor 10

13 No Kit DVA a vazão ou a pressão podem ser livremente ajustados. A vazão nominal Q nom provém da rotação nominal do motor e do deslocamento volumétrico da bomba. Baseado na rotação mínima necessária da bomba resulta uma vazão mínima. Não obstante, para poder consumir uma vazão abaixo da vazão mínima na conexão de suprimento, é integrado um diafragma no módulo de função, que sempre desvia a vazão mínima (veja capítulo 2.4.1) Na execução função de bloco 1 a vazão nominal não está disponível na conexão de suprimento (P) do bloco, sendo que a vazão mínima necessária sobre toda a faixa de rotação é desviada através do diafragma. Na execução função de bloco 2 a vazão nominal total está disponível na conexão de suprimento (P) do bloco, sendo que o diafragma está desligado. Abaixo da rotação mínima a válvula está aberta e a vazão mínima é desviada via diafragma. Na operação de campo enfraquecido a vazão pode ser aumentada até a vazão máxima Q máx. dependente da bomba, o que, no entanto, tem como consequência uma redução aproximadamente linear da pressão. Exemplo: Quando o motor gira com a rotação nominal, a bomba supre a vazão nominal (Q nom ). Neste ponto operacional a total pressão operacional p nom pode ser fornecida. Dobrando a rotação, então a pressão operacional possível é reduzida pela metade. Uma duplicação da vazão resulta na redução pela metade da pressão operacional nominal 11

14 3.3 Características elétricas Conversor: Motor: Medição de pressão: Hydac HFI-MM tamanho A até D (0,55 kw até 22 kw) Motor assíncrono standard BG71 até BG180 (0,55 kw até 22 kw) Conversor medidor de pressão Hydac HDA Conversor Motor (2 / 4 polos) Potência HFI-MM-A BG71 0,55 HFI-MM-A BG80 0,75 HFI-MM-A BG80 / BG90 1,1 HFI-MM-A BG90 1,5 HFI-MM-B BG 90 / BG 100 2,2 HFI-MM-B BG100 3 HFI-MM-B BG112 4 HFI-MM-C BG132 5,5 HFI-MM-C BG132 7,5 HFI-MM-D BG HFI-MM-D BG HFI-MM-D BG 160 / BG180 18,5 HFI-MM-D BG Modo operacional O Kit DVA é dimensionado para operação contínua (S1). Neste caso as condições operacionais e ambientais devem ser escolhidas de uma maneira que a temperatura máx. permitida do óleo não seja ultrapassada. Para garantir isso, um trocador de calor ou radiador deve ser integrado no sistema hidráulico sob certas circunstâncias. O Kit DVA desliga automaticamente ao atingir a máxima temperatura de acionamento. A pedido, um monitoramento da temperatura do óleo com desligamento automático também pode ser realizado. 3.5 Fluido operacional Como fluido operacional somente deve ser utilizado óleo hidráulico HLP conforme DIN parte 2. Faixa de viscosidade mín. 10 mm 2 /s até máx. 380 mm 2 /s Faixa de viscosidade ideal mm 2 /s Classe de pureza ISO 4406: /19/16 ou melhor 12

15 4 Dimensões 4.1 DVA-Kits Potência [kw] L [mm] * L1 [mm] BG** D [mm] H [mm] 0, / / / / / 300 0, ,1 465 / / / 90S / 320 1,5 500 / / S / 90L ,2 525 / / L / 100L 200 / / L M , S ,5 645 / / S / 132M M / / M / 160L ,5 795 / / M / 180M / / / M / 180L * Em função da bomba utilizada: Bomba de referência PGE (comprimento aprox. 120 mm) ** Os tamanhos dos motores são dependentes dos motores selecionados (2 polos / 4 polos) 13

16 4.2 Módulo funcional 45, função de bloco Pressão máxima 210 bar - vazão máxima 45 l/min 4.3 Módulo funcional 100, função de bloco Pressão máxima 210 bar - vazão máxima 100 l/min 14

17 4.4 Bloco carregador de acumulador Pressão máxima 210 bar - vazão máxima 45 l/min Com vazões acima de 45 l/min recomendamos um bloco HYDAC DSV ou SAF. 15

18 5 Exemplos de aplicação A seguir são descritos alguns exemplos de aplicação para ilustração. Teremos prazer em ajudá-lo no dimensionamento da configuração ideal para o seu sistema de acionamento e em caso de dúvidas pedimos entrar em contato conosco 5.1 Ajuste da vazão No caso mais simples o Kit DVA pode ser empregado como suprimento de vazão variável pela alteração da rotação. As possibilidades para ajustar a vazão são: Botão giratório (potenciômetro) na carcaça do conversor de frequência ajuste progressivo da rotação / da vazão na faixa operacional permitida Determinação de rotação respect. vazão progressivamente via uma entrada analógica Ex.: 0..10V corresponde à faixa de ajuste entre vazão mín. e máx. Determinação de rotação respect vazão escalonada sobre até 7 valores fixos Ex.: Nível 1: rotação mín., nível 2: meia rotação máx., nível 3: rotação máx Determinação de rotação respect vazão via Fieldbus Em caso de uma especificação de vazão a pressão se ajusta em função do sistema. Com isto pode-se realizar, de maneira muito simples, por exemplo um controle de velocidade de um cilindro. 5.2 Regulação de pressão / vazão / posição / temperatura Para regular diferentes grandezas de processo é possível conectar sensores ao conversor de frequência. Os sensores são alimentados com tensão operacional através do conversor de frequência e retornam o valor real a ser regulado à entrada analógica do aparelho. Neste caso o valor nominal pode ser ajustado através das seguintes possibilidades: Botão giratório (potenciômetro) na carcaça do conversor de frequência Ex.: Ajuste gradual do valor nominal da pressão na faixa operacional permitida Determinação do valor nominal progressivamente através de uma entrada analógica Ex.: 0..10V corresponde à faixa de ajuste entre pressão mín. e máx. Determinação do valor nominal escalonado sobre até 7 valores fixos Ex.: Nível 1: pressão mín., nível 2: meia pressão máx., nível 3: pressão máx. Determinação de valor nominal via fieldbus Equivalente à regulação de pressão, pode-se realizar uma regulação de vazão, regulação de posição ou demanda de vazão em função da temperatura. 16

19 5.3 Funções de bloco Um Kit DVA deve avançar um cilindro hidráulico numa prensa o mais rápido possível até o processo de prensagem e em seguida prensar com pressão regulada. Após este processo o cilindro deve retornar o mais rápido possível. Por meio deste exemplo será descrito o efeito do bloco de funções. Exigido: Vazão avançar: bar Vazão prensar: bar Vazão retornar: 10 l/min Sem função de bloco respect. função de bloco 4: Bomba: PGE Com rotação nominal do motor: 2940 min -1 vazão nominal: aprox. 10 l/min Com rotação mínima da bomba: 750 min -1 vazão mínima: aprox. 2 l/min Pressão nominal: 140 bar A bomba, sem função de bloco, fornece no ponto de pressão nominal do motor uma vazão de 10 l/min que pode ser utilizada na conexão de pressão da bomba. Baseado na rotação mínima da bomba, a vazão mínima é de 2 l/min. Deslocamento com 10 l/min é possível Deslocamento com 1 l/min não é possível, devido à rotação mínima da bomba Exemplo de código de tipo: DVA-Kit H Função de bloco 1: Com função de bloco 1 é flangeado um módulo funcional na bomba. No módulo funcional é realizado um bypass por meio de um diafragma que continuamente desvia 2 l/min para garantir a rotação mínima, respect a vazão mínima. Desta forma, na conexão de pressão (P) do módulo funcional não está mais disponível a vazão total da bomba. Agora são possíveis quaisquer vazões baixas na conexão de pressão (P) do módulo funcional. Q bloco de função = Q bomba - Q diafragma Deslocamento com 10 l/min não é possível: 2 l/min são desviados através do diafragma. Na conexão de pressão (P) ainda só estão disponíveis no máx. 8 l/min. Deslocamento com 1 l/min é possível: A bomba fornece 3 l/min, 2 l/min são desviados e 1 l/min está disponível na conexão de pressão (P). Exemplo de código de tipo: DVA-Kit H Função de bloco 2: A função de bloco 2 se baseia no design do bloco de função 1 e diferencia por um bypass desligável através de uma válvula direcional 2/2 vias. Quando o sistema se encontra num estado operacional no qual é utilizada a vazão mínima, a válvula direcional desliga o bypass e na conexão de pressão (P) do módulo funcional, a total vazão da bomba está novamente à disposição. Deslocamento com 10 l/min é possível: Bypass fechado Deslocamento com 1 l/min é possível: Bypass aberto Exemplo de código de tipo: DVA-Kit H

20 5.4 Operação de pressão regulada com circuito carregador de acumulador Graças ao bloco carregador de acumulador surgem outros graus de liberdade no sistema p.ex.: Alta dinâmica (quando de uma repentina diminuição de vazão, a pressão não despenca respect. cai menos) Controle do circuito carregador de acumulador através do conversor de frequência O circuito carregador de acumulador combina com a regulação de pressão Circuito carregador de acumulador com regulação de pressão: No circuito carregador de acumulador com regulação de pressão o sistema é desligado quando atingido o nível de pressão superior. Se a pressão cai para o nível de pressão inferior, o sistema é ligado e operado com pressão regulada. Neste caso, o valor nominal para a regulação de pressão situa-se entre o nível de pressão superior e inferior. Enquanto o sistema não atinge o nível de pressão superior, a regulação ocorre para a pressão nominal determinada. Neste caso o nível de pressão superior só é atingido quando a regulação da pressão, baseada na rotação mínima da bomba, não pode baixar a rotação ainda mais, e a pressão sobe. Isto acontece p.ex. no momento quando não há mais necessidade de vazão, a bomba, no entanto continua bombeando com a rotação mínima. Neste caso o acumulador é carregado para o nível de pressão máximo e em seguida o motor é desligado. O diagrama do traçado de pressão e vazão elucida um ciclo exemplar de uma operação de pressão regulada com circuito carregador de acumulador. 18

21 5.5 Faixa operacional acima da vazão nominal (operação com campo enfraquecido) A vazão nominal se refere à rotação nominal do motor. Com o deslocamento geométrico da bomba se estabelece uma vazão fixa à rotação nominal. Além disso, a rotação do motor pode ser aumentada (enfraquecimento de campo) o que, no entanto, tem como consequência a redução do torque possível e com isso da possível pressão operacional (gráfico capítulo3.2) Pelo aumento da rotação pode-se mandar mais vazão ao sistema para, por exemplo, reduzir o tempo de ciclo do processo. Para uma rápida aproximação a uma posição, geralmente é necessária uma grande vazão, onde a pressão é determinada apenas pela pressão dinâmica do sistema e esta é essencialmente mais baixa que a pressão de prensagem propriamente dita. Neste caso a rotação da bomba pode ser aumentada acima da vazão nominal, sendo que quase não se necessita de torque respect. pressão. Quando o sistema atinge a posição final, na qual a pressão de processo precisa ser gerada, a rotação é novamente reduzida para disponibilizar o torque necessário para gerar a pressão. 19

22 6 Projetos 20

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24 Sede HYDAC Empresas HYDAC HYDAC Parceiros de venda e assistência Tecnologia de acumuladores Acessórios Hidráulica compacta Sistemas de filtração Tecnologia de processos Tecnologia de filtros Presença Global. Competência local. Industriegebiet Sulzbach/Saar Alemanha Telefone: Fax: kinesys@hydac.com Internet: P /05.16 Sistemas de resfriamento Eletrônica HYDAC International GMBH