Kaj je pogon s spremenljivo frekvenco (VFD) in načelo delovanja VFD-jev

Kaj je pogon s spremenljivo frekvenco (VFD) in načelo delovanja VFD-jev

Pomembno je poznati delovanje VFD-jev ali pogonov s spremenljivo frekvenco (VFD), saj se pogosto uporabljajo v aplikacijah z izmeničnim tokom, na primer spremenljivo frekvenčni pogon za krmiljenje motorja zaradi njihovih širokih sortnih lastnosti.



Pogoni s spremenljivo frekvenco

Pogoni s spremenljivo frekvenco

V primerjavi z običajnimi motornimi pogoni ima VFD večjo funkcionalnost in zmogljivosti delovanja. Pogoni s spremenljivo frekvenco poleg nastavljivega nadzora hitrosti nudijo zaščito, kot so zaščita pred fazo, pod in nadnapetostjo. Programska oprema in možnosti povezovanja VFD-jev omogočajo uporabniku nadzor motorjev na želeni ravni.






Kaj je pogon s spremenljivo frekvenco (VFD)

Hitrost motorja z izmeničnim tokom nadzorujemo na dva načina - bodisi z nadzorovanjem napetosti ali frekvence. Regulacija frekvence omogoča boljši nadzor zaradi konstantne gostote pretoka kot regulacija napetosti. Tu nastopi delovanje VFD-jev. To je naprava za pretvorbo moči, ki pretvori fiksno napetost, fiksno frekvenco vhodne moči v spremenljivo napetost, izhod spremenljive frekvence pa za nadzor asinhronskih motorjev.

Sestavljen je iz močnostnih elektronskih naprav (kot so IGBT, MOSFET), visokohitrostne centralne krmilne enote (kot je mikroprocesor, DSP) in neobveznih senzorskih naprav, odvisno od uporabljene aplikacije.



Večina industrijskih aplikacij zahteva spremenljive hitrosti pri pogojih največje obremenitve in stalne hitrosti pri običajnih delovnih pogojih. Delovanje VFD z zaprto zanko ohranja hitrost motorja na konstantni ravni, tudi v primeru motenj vhoda in obremenitve.

Delovanje VFD-jev

Dve glavni značilnosti pogona s spremenljivo frekvenco sta nastavljive hitrosti in zmožnosti mehkega vklopa / izklopa. Zaradi teh dveh lastnosti je VFD močan krmilnik za nadzor izmeničnih motorjev. VFD je sestavljen predvsem iz štirih odsekov, to so usmernik, vmesna enosmerna povezava, pretvornik in krmilno vezje.


Delovanje VFD-jev

Delovanje VFD-jev

Usmernik:

To je prva stopnja pogona s spremenljivo frekvenco. Pretvori izmenično napajanje iz omrežja v enosmerno. Ta odsek je lahko enosmeren ali dvosmeren glede na uporabljeno aplikacijo, kot je delovanje štirikotnika motorja. Uporablja diode, SCR-je, tranzistorje in druge elektronske stikalne naprave.

Če uporablja diode, je pretvorjena enosmerna moč nenadzorovana izhodna moč pri uporabi SCR, enosmerna izhodna moč se spreminja z nadzorom vrat. Za trifazno pretvorbo je potrebnih najmanj šest diod, zato se usmerniška enota šteje za šest impulzni pretvornik.

Enosmerni vodnik:

Enosmerna napetost iz usmerniškega odseka se napaja na enosmerno povezavo. Ta odsek je sestavljen iz kondenzatorjev in induktorjev za glajenje proti valovanju in shranjevanje enosmerne energije. Glavna naloga enosmerne povezave je sprejemanje, shranjevanje in oddajanje enosmerne energije.

Pretvornik:

Ta odsek obsega elektronska stikala, kot so tranzistorji, tiristorji, IGBT itd. Prejema enosmerno napetost iz enosmerne povezave in pretvori v izmenični tok, ki je dobavljen v motor. Uporablja modulacijske tehnike všeč modulacija širine impulza za spreminjanje izhodne frekvence za nadzor hitrosti asinhronskega motorja.

Krmilno vezje:

Sestavljen je iz mikroprocesorske enote in izvaja različne funkcije, kot so nadzor, konfiguriranje nastavitev pogona, stanja napak in povezovanje komunikacijskih protokolov . Od motorja sprejema povratni signal kot referenco trenutne hitrosti in v skladu s tem uravnava razmerje med napetostjo in frekvenco za nadzor hitrosti motorja.

VFD aplikacija za izvajanje

VFD aplikacija za izvajanje

VFD aplikacija za izvajanje

VFD lahko izvaja tudi vezje mikrokrmilnika, ki je navedeno spodaj. Podobno kot VFD ga sestavljajo tudi usmernik, filtriranje in nato pretvornik. Tu pretvornik dobi vžigalne impulze od programiranega mikrokrmilnika, da daje obremenitvi spremenljivo napetost in frekvenco. Ta projekt se imenuje enofazni v trifazni pretvornik z uporabo SVPWM za nadzor izmenične napetosti in frekvence med bremenom

Uporaba VFD

Uporaba VFD je nadzor hitrosti izmeničnega motorja s ciklo pretvorniki .

Električno omrežje se napaja v usmerniško vezje, ki pretvori fiksni izmenični tok v fiksni enosmerni tok. Trikraki pretvorniki so sestavljeni iz dveh vzporedno povezanih diod za vsako fazo, tako da ena od diod vodi, ko je določena faza razmeroma bolj pozitivna ali negativna.

Uporaba VFD

Uporaba VFD

Impulzna enosmerna napetost, ki jo ustvari usmernik, se nanaša na vezje enosmernega toka. To vmesno vezje obsega induktorje in kondenzatorje. Impulzni enosmerni tok filtrira z zmanjšanjem vsebnosti valovanja in daje enosmerni moči konstantno raven.

Če želite motorju zagotoviti spremenljivo napetost in spremenljivo frekvenco, je treba enosmerno energijo iz enosmerne povezave pretvornik pretvoriti v spremenljivo izmenično napetost. Pretvornik je sestavljen iz IGBT-jev kot preklopnih naprav, ki jih nadzoruje tehnika PWM.

Podobno kot usmerniško vezje tudi razsmerniška stikala spadajo v dve skupini kot pozitivna in negativna. Pozitivni IGBT je odgovoren za pozitivni impulz, negativni IGBT pa za negativni impulz na izhodu pretvornika. Tako dobljeni izhod je izmenični tok, ki deluje na motor.

Spreminjanje preklopnega obdobja hkrati regulira napetost in frekvenco v pretvorniku. Sodobna VFD uporablja najnovejše krmilne tehnike, kot so skalarni, vektorski in neposredni nadzor navora, za nadzor stikal pretvornika pri doseganju spremenljive moči.

Izhodne valovne oblike VFD

Izhodne valovne oblike VFD

Zgornja slika prikazuje, kako spreminjata napetost in frekvenco frekvenčni pretvornik. Na primer, VFD se napaja z izmenično napetostjo 480 V, 60 Hz, ki spreminja napetost in frekvenco signala, da ima nadzor nad hitrostjo.

Ko se frekvenca zmanjša, se zmanjša tudi hitrost motorja. Na zgornji sliki se povprečna moč motorja zmanjšuje, hkrati pa zmanjšuje napetost in frekvenco, če je razmerje med tema dvema parametroma konstantno.

Prednosti VFD

VFD priključen na motor

VFD priključen na motor

Pogoni s spremenljivo frekvenco ne ponujajo le nastavljivih hitrosti za natančne in natančne krmilne aplikacije, temveč imajo tudi več prednosti v smislu nadzora procesa in ohranjanje energije . Nekatere od teh so podane spodaj.

Varčevanje z energijo

Več kot 65% električne energije v industriji porabijo elektromotorji. Tehnika nadzora velikosti in frekvence za spreminjanje hitrosti porabi manj energije, kadar motor zahteva spremenljivo hitrost. Torej ti VFD-ji prihranijo veliko energije.

Nadzor v zaprti zanki

VFD omogoča natančno določanje hitrosti motorja z nenehnim primerjanjem z referenčno hitrostjo tudi pri spremembah pogojev obremenitve in motenj vhoda, kot so nihanja napetosti.

• Omeji zagonski tok

Indukcijski motor črpa tok, ki je 6 do 8-krat večji od nazivnega toka ob zagonu. V primerjavi z običajnimi zaganjalniki VFD daje boljše rezultate, ker zagotavlja nizko frekvenco v času zagona. Zaradi nizke frekvence motor vleče manj toka in ta tok pri zagonu in obratovanju nikoli ne preseže nazivne moči.

• nemoteno delovanje

Ponuja nemoteno delovanje pri zagonu in ustavljanju ter zmanjšuje toplotne in mehanske obremenitve motorjev in jermenskih pogonov.

Visok faktor moči

Vgrajeno vezje za korekcijo faktorja moči v enosmerni povezavi VFD zmanjšuje potrebo po dodatnih napravah za korekcijo faktorja moči.

Faktor moči za asinhronski motor je zelo nizek, zlasti pri prostem teku, medtem ko je pri polni obremenitvi 0,88 do 0,9. Nizek faktor moči povzroči slabo izkoriščanje moči zaradi velikih reaktivnih izgub.

Enostavna namestitev

Vnaprej programirani in tovarniško ožičeni VFD-ji ponujajo enostaven način za povezavo in vzdrževanje.

Upam, da ste v našem članku dobili natančno in široko znanje o delovanju VFD-jev. Hvala, ker ste porabili svoj dragoceni čas. Za vas imamo preprosto nalogo - Katere so različne vrste VFD-jev? Prosimo, da svoje odgovore navedete v spodnjem oddelku za komentarje. Če imate kakršna koli vprašanja o tej temi ali električni in elektronski projekti Svoje mnenja in predloge v zvezi s tem člankom lahko delite tudi v spodnjem oddelku za komentarje.

Foto krediti

Pogoni s spremenljivo frekvenco emainc

Osnovni deli VFD avtor strojno oblikovanje

Delovanje VFD avtorja cfnewsads

Izhodne valovne oblike VFD s vfds

VFD, povezan z motorjem cfnewsads