Είναι σημαντικό να γνωρίζετε τη λειτουργία των VFD ή των μονάδων μεταβλητής συχνότητας (VFD), καθώς χρησιμοποιούνται εκτενώς στις εφαρμογές που λειτουργούν με κινητήρα AC, όπως κίνηση μεταβλητής συχνότητας για έλεγχο κινητήρα , λόγω των χαρακτηριστικών ευρείας ποικιλίας τους.
Μονάδες μεταβλητής συχνότητας
Σε σύγκριση με τους συμβατικούς κινητήρες, το VFD έχει μεγαλύτερη λειτουργικότητα και δυνατότητες λειτουργίας. Εκτός από τον ρυθμιζόμενο έλεγχο ταχύτητας, οι μονάδες μεταβλητής συχνότητας προσφέρουν προστασία όπως προστασία φάσης, κάτω και υπέρτασης. Οι επιλογές λογισμικού και διασύνδεσης των VFD επιτρέπουν στο χρήστη να ελέγχει τους κινητήρες στα επιθυμητά επίπεδα.
Τι είναι η μεταβλητή συχνότητα (VFD)
Η ταχύτητα του κινητήρα AC ελέγχεται με δύο τρόπους - είτε ελέγχοντας την τάση είτε τη συχνότητα. Ο έλεγχος συχνότητας δίνει καλύτερο έλεγχο λόγω σταθερής πυκνότητας ροής από τον έλεγχο τάσης. Εδώ έρχεται να παίξει η λειτουργία των VFD. Είναι μια συσκευή μετατροπής ισχύος που μετατρέπει τη σταθερή τάση, τη σταθερή συχνότητα της ισχύος εισόδου στη μεταβλητή τάση, την έξοδο μεταβλητής συχνότητας για τον έλεγχο κινητήρων επαγωγής AC.
Αποτελείται από ηλεκτρονικές συσκευές ισχύος (όπως IGBT, MOSFET), κεντρική μονάδα ελέγχου υψηλής ταχύτητας (όπως ένας μικροεπεξεργαστής, DSP) και προαιρετικές συσκευές ανίχνευσης ανάλογα με την εφαρμογή που χρησιμοποιείται.
Οι περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές απαιτούν μεταβλητές ταχύτητες σε συνθήκες μέγιστου φορτίου και σταθερές ταχύτητες σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας. Η λειτουργία κλειστού βρόχου των VFD διατηρεί την ταχύτητα του κινητήρα σε σταθερό επίπεδο, ακόμη και σε περίπτωση διαταραχών εισόδου και φορτίου.
Εργασία VFDs
Τα δύο κύρια χαρακτηριστικά της μονάδας μεταβλητής συχνότητας είναι οι ρυθμιζόμενες ταχύτητες και οι μαλακές δυνατότητες έναρξης / διακοπής. Αυτές οι δύο δυνατότητες καθιστούν το VFD έναν ισχυρό ελεγκτή για τον έλεγχο των κινητήρων AC. Το VFD αποτελείται κυρίως από τέσσερα τμήματα που είναι ανορθωτής, ενδιάμεσος σύνδεσμος DC, μετατροπέας και κύκλωμα ελέγχου.
Εργασία VFDs
Ανορθωτής:
Είναι το πρώτο στάδιο μιας μεταβλητής συχνότητας. Μετατρέπει την τροφοδοσία AC που τροφοδοτείται από το δίκτυο σε DC. Αυτή η ενότητα μπορεί να είναι μονοκατευθυντική ή αμφίδρομη με βάση την εφαρμογή που χρησιμοποιείται όπως η λειτουργία τεσσάρων τεταρτημορίων του κινητήρα. Χρησιμοποιεί διόδους, SCR, τρανζίστορ και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές μεταγωγής.
Εάν χρησιμοποιεί διόδους, η ισχύς μετατροπής DC είναι ανεξέλεγκτη έξοδος κατά τη χρήση SCR, η ισχύς εξόδου DC ποικίλλει ανάλογα με τον έλεγχο πύλης. Απαιτούνται τουλάχιστον έξι δίοδοι για την τριφασική μετατροπή, επομένως η μονάδα ανορθωτή θεωρείται ως μετατροπέας έξι παλμών.
Λεωφορείο DC:
Η ισχύς DC από το τμήμα ανορθωτή τροφοδοτείται στη σύνδεση DC. Αυτή η ενότητα αποτελείται από πυκνωτές και επαγωγείς για εξομάλυνση των κυματισμών και αποθήκευση ισχύος DC. Η κύρια λειτουργία του συνδέσμου DC είναι η λήψη, αποθήκευση και παράδοση ισχύος DC.
Αντιστροφέας:
Αυτή η ενότητα περιλαμβάνει ηλεκτρονικούς διακόπτες όπως τρανζίστορ, θυρίστορ, IGBT, κ.λπ. Λαμβάνει ισχύ DC από σύνδεση DC και μετατρέπεται σε AC που παραδίδεται στον κινητήρα. Χρησιμοποιεί τεχνικές διαμόρφωσης αρέσει διαμόρφωση πλάτους παλμού για μεταβολή της συχνότητας εξόδου για τον έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα επαγωγής.
Κύκλωμα ελέγχου:
Αποτελείται από μια μονάδα μικροεπεξεργαστή και εκτελεί διάφορες λειτουργίες όπως έλεγχος, διαμόρφωση ρυθμίσεων μονάδας δίσκου, συνθήκες σφάλματος και διασύνδεση πρωτοκόλλων επικοινωνίας . Λαμβάνει ένα σήμα ανάδρασης από τον κινητήρα ως αναφορά τρέχουσας ταχύτητας και επομένως ρυθμίζει την αναλογία τάσης προς συχνότητα προς έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα.
Εφαρμογή εφαρμογής VFD
Εφαρμογή εφαρμογής VFD
Το VFD μπορεί επίσης να εφαρμοστεί από το κύκλωμα μικροελεγκτή που δίνεται παρακάτω. Παρόμοια με το VFD αποτελείται επίσης από τμήμα ανορθωτή, φιλτράρισμα και στη συνέχεια τμήμα inverter. Εδώ το τμήμα αντιστροφέα παίρνει τους παλμούς πυροδότησης από τον προγραμματισμένο μικροελεγκτή για να δώσει μεταβλητή τάση και συχνότητα στο φορτίο. Αυτό το έργο ονομάζεται μονοφασικό σε τριφασικό μετατροπέα χρησιμοποιώντας SVPWM για τον έλεγχο της τάσης AC και της συχνότητας σε όλο το φορτίο
Εφαρμογή VFD
Η εφαρμογή του VFD είναι έλεγχος ταχύτητας κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος από μετατροπείς κύκλου .
Η τροφοδοσία από το δίκτυο τροφοδοτείται στο κύκλωμα ανορθωτή που μετατρέπει σταθερό AC σε σταθερό DC. Οι μετατροπείς τριών ποδιών αποτελούνται από δύο διόδους συνδεδεμένες παράλληλα για κάθε φάση, έτσι ώστε μία από τις διόδους να διεξάγεται όταν η συγκεκριμένη φάση είναι συγκριτικά πιο θετική ή αρνητική.
Εφαρμογή VFD
Η παλμική τάση DC που παράγεται από τον ανορθωτή εφαρμόζεται στο κύκλωμα σύνδεσης DC. Αυτό το ενδιάμεσο κύκλωμα περιλαμβάνει επαγωγείς και πυκνωτές. Φιλτράρει το παλμικό DC μειώνοντας το περιεχόμενο κυματισμού και δίνει συνεχή ισχύ DC.
Για την παροχή μεταβλητής τάσης και μεταβλητής συχνότητας στον κινητήρα, η ισχύς DC από τη σύνδεση DC πρέπει να μετατραπεί σε μεταβλητή AC με μετατροπέα. Ο μετατροπέας αποτελείται από IGBT ως συσκευές εναλλαγής που ελέγχονται από την τεχνική PWM.
Παρόμοια με το κύκλωμα ανορθωτή, οι διακόπτες μετατροπέα ανήκουν επίσης σε δύο ομάδες ως θετικοί και αρνητικοί. Η θετική πλευρά IGBT είναι υπεύθυνη για τον θετικό παλμό και την αρνητική πλευρά IGBT για έναν αρνητικό παλμό στην έξοδο του μετατροπέα. Έτσι, η ληφθείσα έξοδος είναι ένα εναλλασσόμενο ρεύμα που εφαρμόζεται στον κινητήρα.
Η μεταβολή της περιόδου μεταγωγής ρυθμίζει την τάση και τη συχνότητα ταυτόχρονα στον μετατροπέα. Η σύγχρονη VFD χρησιμοποιεί τις πιο πρόσφατες τεχνικές ελέγχου, όπως χειριστήρια κλιμακούμενου, διανύσματος και άμεσης ροπής, για τον έλεγχο των διακοπτών μετατροπέα για την επίτευξη της μεταβλητής ισχύος.
Κυματομορφές εξόδου του VFD
Το παραπάνω σχήμα δείχνει πώς η τάση και η συχνότητα μεταβάλλονται από μια μονάδα μεταβλητής συχνότητας. Για παράδειγμα, η τροφοδοσία AC 480V, 60Hz εφαρμόζεται στην VFD, η οποία μεταβάλλει την τάση σήματος και τη συχνότητα για έλεγχο της ταχύτητας.
Καθώς η συχνότητα μειώνεται, η ταχύτητα του κινητήρα μειώνεται επίσης. Στο παραπάνω σχήμα, η μέση ισχύς που εφαρμόζεται στον κινητήρα μειώνεται ενώ μειώνεται τόσο η τάση όσο και η συχνότητα, υπό τον όρο ότι ο λόγος αυτών των δύο παραμέτρων είναι σταθερός.
Οφέλη της VFD
VFD συνδεδεμένο στον κινητήρα
Οι μονάδες μεταβλητής συχνότητας όχι μόνο προσφέρουν ρυθμιζόμενες ταχύτητες για ακριβείς και ακριβείς εφαρμογές ελέγχου, αλλά έχουν και περισσότερα οφέλη από την άποψη του ελέγχου της διαδικασίας και διατήρηση της ενέργειας . Μερικά από αυτά δίνονται παρακάτω.
Εξοικονόμησης ενέργειας
Περισσότερο από το 65% της ισχύος καταναλώνεται από ηλεκτροκινητήρες σε βιομηχανίες. Τόσο η τεχνική ελέγχου μεγέθους όσο και συχνότητας για τη μεταβολή της ταχύτητας καταναλώνει λιγότερη ισχύ όταν απαιτείται μεταβλητή ταχύτητα από τον κινητήρα. Έτσι, μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας εξοικονομείται από αυτά τα VFD.
Έλεγχος κλειστού βρόχου
Το VFD επιτρέπει την ακριβή τοποθέτηση της ταχύτητας του κινητήρα συγκρίνοντας συνεχώς με την ταχύτητα αναφοράς ακόμη και σε αλλαγές στις συνθήκες φόρτωσης και στις διαταραχές εισόδου, όπως διακυμάνσεις τάσης.
• Όρια έναρξης ρεύματος
Ο επαγωγικός κινητήρας αντλεί ρεύμα που είναι 6 έως 8 φορές το ονομαστικό ρεύμα κατά την εκκίνηση. Σε σύγκριση με τους συμβατικούς εκκινητές, το VFD δίνει καλύτερα αποτελέσματα επειδή παρέχει χαμηλή συχνότητα κατά την εκκίνηση. Λόγω της χαμηλής συχνότητας, ο κινητήρας αντλεί λιγότερο ρεύμα και αυτό το ρεύμα δεν υπερβαίνει ποτέ την ονομαστική του βαθμολογία κατά την εκκίνηση και τη λειτουργία.
• Ομαλή λειτουργία
Προσφέρει ομαλές λειτουργίες κατά την εκκίνηση και τη διακοπή και επίσης μειώνει τη θερμική και μηχανική πίεση στους κινητήρες και τους ιμάντες κίνησης.
Συντελεστής υψηλής ισχύος
Το ενσωματωμένο κύκλωμα διόρθωσης συντελεστή ισχύος στη σύνδεση DC του VFD μειώνει την ανάγκη για πρόσθετες συσκευές διόρθωσης συντελεστή ισχύος.
Ο συντελεστής ισχύος για τον επαγωγικό κινητήρα είναι πολύ χαμηλός για ιδιαίτερα εφαρμογή χωρίς φορτίο, ενώ σε πλήρες φορτίο, είναι 0,88 έως 0,9. Ο χαμηλός συντελεστής ισχύος οδηγεί σε κακή χρήση ισχύος λόγω των υψηλών αντιδραστικών απωλειών.
Εύκολη εγκατάσταση
Τα προ-προγραμματισμένα και εργοστασιακά ενσύρματα VFD προσφέρουν έναν εύκολο τρόπο σύνδεσης και συντήρησης.
Ελπίζω να έχετε ενημερωθεί με ακρίβεια και άφθονη γνώση σχετικά με τη λειτουργία των VFD στο άρθρο μας. Σας ευχαριστούμε που ξοδέψατε τον πολύτιμο χρόνο σας. Έχουμε μια απλή εργασία για εσάς - Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι VFD; Δώστε τις απαντήσεις σας στην παρακάτω ενότητα σχολίων. Εάν έχετε απορίες σχετικά με αυτό το θέμα ή το ηλεκτρικό και ηλεκτρονικά έργα Μπορείτε επίσης να μοιραστείτε τις κριτικές και τις προτάσεις σας σχετικά με αυτό το άρθρο στην ενότητα σχολίων παρακάτω.
Φωτογραφικές πιστώσεις
Μετατροπές συχνότητας από emainc
Βασικά μέρη του VFD από μηχανολογικός σχεδιασμός
Εργασία του VFD από cfnewsads
Κυματομορφές εξόδου του VFD από vfds
VFD συνδεδεμένο με κινητήρα από cfnewsads
