Уявіть, що у вас є система з перетворювачами частоти (VFD), і ви хочете інтегрувати їх у контур аварійної зупинки, щоб забезпечити переведення двигунів у безпечний стан у разі аварійної ситуації. Як це зробити? Раніше використовували багато способів до появи сучасних функцій безпеки, і хоча деякі з них працювали, інші були ненадійними. Деякі методи не були захищеними від збоїв, а інші могли призвести до серйозних пошкоджень обладнання. Проте, у новіших VFD з’явилася функція безпеки під назвою STO (Safe Torque Off).

Що таке STO?

Безпечне відключення моменту (STO) — це функція безпеки в нових перетворювачах частоти (VFD), яка вимикає вихідну потужність перетворювача, запобігаючи утворенню моменту двигуном. Це досягається за допомогою апаратного забезпечення VFD, що забезпечує стійкість до помилок. STO розглядається як метод аварійної зупинки, при якому двигун, керований VFD, "котиться до зупинки".

Як працює STO?

STO працює шляхом блокування вихідних схем IGBT (біполярний транзистор з ізольованим затвором) і заборони подачі струму до двигуна через розрив контуру STO, який безпосередньо підключений до затвора силового пристрою. Оскільки силовий пристрій не може ввімкнутись, струм до двигуна не надходить, і двигун не генерує момент. Проте важливо розуміти, що вихідна схема VFD складається з твердотільних компонентів і фізично не розмикається, тому напруга може залишатися на вихідних клемах.

Оскільки STO реалізується виключно за допомогою апаратного забезпечення без участі програмного забезпечення, вона вважається захищеною від збоїв.

STO зазвичай активується за допомогою двоканального, нормально закритого контуру. Якщо один або обидва канали відкриваються, активується STO, і VFD блокується від подачі струму до двигуна, який перестає створювати момент і котиться до зупинки. Після активації STO VFD не зможе перезапуститися, поки контур STO не буде скинуто (обидва канали закриті), а також не виконається послідовність скидання/перезапуску.

Ось посилання, яке демонструє, як компанія SIEMENS рекомендує реалізовувати цю функцію у своїх перетворювачах частоти серії SINAMICS. Тут посилання на інструкцію з використання функції STO у перетворювачах частоти Schneider Electric серії  Altivar.

Інші методи аварійної зупинки до появи STO

До появи STO використовували кілька менш зручних способів інтеграції аварійної зупинки з VFD:

1. Контактор перед входом VFD. Контактор у вхідному колі VFD з'єднувався з аварійним контуром і вимикав живлення VFD. Але VFD не вимикається миттєво — для розрядки конденсаторів може знадобитися час, що створює ризик і є неефективним.

2. Зняття сигналу запуску. Використання аварійного контуру для зняття сигналу запуску дозволяло контрольовану зупинку, але це залежало від програмного забезпечення VFD, яке могло бути несправним.

3. Контактор на виході VFD. Цей метод фізично розривав з’єднання між VFD і двигуном, забезпечуючи негайне припинення моменту. Однак це могло пошкодити схему VFD, особливо якщо контур розмикався під час роботи під навантаженням.

Переваги STO

STO є кращим вибором для аварійної зупинки двигунів, керованих VFD, коли умова "котіння до зупинки" не створює небезпеки для персоналу. Проте важливо враховувати, що:

• STO лише блокує подачу струму до двигуна, і напруга може залишатися на вихідних клемах.
• Для безпечного обслуговування двигуна рекомендується повністю відключити живлення або використовувати місцевий роз'єднувач.
• STO зазвичай потребує використання двоканального реле безпеки для активації.

Вибираючи VFD із функцією STO, сертифікованою відповідно до стандартів, таких як TÜV Rheinland, можна значно спростити розробку системи безпеки. Після оцінки ризиків вашого об'єкта можна визначити необхідні рівні SIL, PL і категорії для мінімізації ризику.

STO — це надійна функція безпеки, доступна в нових перетворювачах частоти.