Tutkimus lavankäärintäkoneen oikosulkumoottorien jarrutusenergian varastoimiseksi ja uudelleen käytettäväksi

Abstract

Työn tavoitteena oli tutkia MSc Electronics Oy:n valmistaman liitäntäkonvertterin soveltuvuutta lavankäärintäkoneen isojen oikosulkumoottoreiden jarrutusenergian varastoimiseksi ja käytettäväksi uudelleen oikosulkumoottorin kiihdytysvaiheessa. Lisäksi tarkoitus oli kartoittaa mahdolliset jatkokehityshankkeet perustuen saavutettuihin säästöihin energian kulutuksessa verrattuna arvioituun energian hinnan nousuun lähitulevaisuudessa.

Tutkimus rajattiin koskemaan vain käärintäkoneen isoimpia moottoreita, joilla myös tehonkulutus on suurin. Mitattaviksi kohteiksi valittiin koneen nosto-/laskutoiminto ja kehän pyöritystoiminto. Muiden pienempien moottoreiden osalta ei vastaava tutkimus ole mielekästä vähäisen tehontarpeen vuoksi.

Tutkittavan energiansäästöjärjestelmän perusajatuksena ovat kustannussäästöt sähköenergian kulutuksessa ottamalla peruskuormitus suoraan tehtaan omasta sähköverkosta. Lyhytaikaisessa kiihdytys- tai kuormitustilanteessa tarvittava lisäenergia otetaan superkondensaattorien muodostamasta energiavarastosta. Tällöin oikosulkumoottorin jarrutustilanteessa syntyvä sähköenergia ladataan jälleen energiavarastoon myöhemmin käytettäväksi eikä jarrutuksessa syntyvää tehoa hukata lämmöksi jarruvastuksessa.

Tutkimus tehtiin mittaamalla integroivalla tehomittarilla ja oskilloskoopilla jarruvastuksille meneviä tehoja. Tulosten perusteella tehtiin johtopäätös, että lavankäärintäkoneita ei ole taloudellisesti järkevää varustaa energiavarastolla pienen tehonkulutuksen vuoksi.

The purpose of this thesis was to research possibilities to use energy saving converters made by MSc Electronics Oy to store big squirrel cage motor´s braking energy and reuse it with for the acceleration of a pallet wrapping machine´s motor. In addition, the purpose was also to further define the research possibilities based on the savings in energy consumption compared of the estimated rise in energy prices in the near future.

The research was limited to concern only the biggest motors because of their bigger energy consumption. The measured subjects were the chosen machines rise and fall functions and frame rotation during the wrapping function. With the other smaller motors, it was not reasonable to carry out the same research because of the smaller power consumption.

The basis of the energy saving system is cost savings in electrical energy consumption by taking the basic load from the factories own grid. In short time acceleration or loading situation, the required energy was taken from energy storage made using ultra capacitors. In this case, the motor braking energy is loaded to the energy storage for further use and there is no need to waste that energy in the braking resistor.

Research was carried out using an integrative power meter and a digital oscilloscope to measure the brake resistor´s power consumption. The result was that there is no economic sense to provide pallet wrapping machine with energy storage because of the minimal braking power consumption