Čo je to obvod pohonu vfd: jeho prevádzka, typy a aplikácie

Na svete existuje veľa tovární a závodov, ktoré používajú iný typ vysoko výkonných motorov. Kvôli vysokej spotrebe energie nakoniec továrne a závody platia vysoké sumy za energie. Na prekonanie vysokej spotreby energie a na zvýšenie účinnosti bola VFD predstavená pred štyrmi desaťročiami, ale obvody neboli dosť silné.

VFD je krátka forma pohon s frekvenčným meničom alebo frekvenčného meniča. Frekvencia určuje otáčky motora a riadením frekvencie striedavého prúdu je možné riadiť otáčky motora. Na trhu s elektronikou a elektrickou energiou sú k dispozícii rôzne typy VFD, od aplikácií súvisiacich s malými motormi až po vysoko výkonné indukčné motory. Okrem trojfázových VFD sú k dispozícii aj jednofázové VFD.

Obvod VFD a jeho prevádzka

Obvod VFD sa skladá z troch častí.

1. Sekcia usmerňovača

2. Sekcia filtra

3. Spínacia alebo invertorová časť.

Na nasledujúcom obrázku sú tri oddiely zobrazené vo vnútri blokovej schémy. Toto je základná bloková schéma obvodu trojfázového VFD.

Usmerňovacia časť obvodu VFD

sekcia usmerňovača používa 6 diód. Diódy D1, D2 a D3 sú spojené s kladnou lištou a dióda D4, D5 a D6 sú spojené so zápornou lištou. Týchto 6 diód slúži ako diódový mostík, ktorý prevádza trojfázový striedavý signál na jednu jednosmernú koľajnicu. Trojfázové R, B a Y sú spojené cez diódu. V závislosti na polarite sínusových vĺn sa diódy skresľujú dopredu alebo dozadu, čím poskytujú pozitívny alebo negatívny impulz v kladnej aj zápornej koľajnici.

Ak sa chcete dozvedieť viac o tom, ako usmerňovač funguje, kliknite na odkaz.

Sekcia filtra obvodu VFD

Ako vieme, štandardné usmerňovacie diódy prevádzajú iba striedavý signál na jednosmerný prúd, ale výstupný jednosmerný signál nie je dostatočne plynulý, pretože sú s ním spojené aj frekvenčné vlnenie striedavého prúdu. Na nápravu zvlnenia striedavého prúdu a na zabezpečenie hladkého jednosmerného výstupu je potrebný určitý druh filtrov na potlačenie zvlnenia. Štandardnou súčasťou filtra je použitie rôznych typov veľkých kondenzátorov a tlmiviek. V časti filtra filtruje hlavne kondenzátor zvlnenie striedavého prúdu a poskytuje plynulý jednosmerný výstup.

V niektorých prípadoch sa na zníženie vstupných AC šumov a harmonických tiež používajú iné typy filtrov.

Sekcia spínania alebo invertora obvodu VFD

Sekcia spínania alebo invertora invertuje DC na AC. V tejto časti sa používajú rôzne typy elektronických spínačov, od výkonových tranzistorov, IGBT alebo MOSFET. Spínače sa rýchlo zapínajú a vypínajú a záťaž prijíma pulzujúce napätie, ktoré je veľmi podobné striedavému prúdu. Výstupná frekvencia je úmerná spínacej frekvencii. Vysoká spínacia frekvencia poskytuje vysokofrekvenčný výstup, zatiaľ čo nízka spínacia frekvencia poskytuje nízkofrekvenčný výstup.

Rôzne typy VFD

V závislosti od toho, ako VFD prevádza striedavé napätie na jednosmerné a ako vykonáva nápravu, sú na trhu k dispozícii ďalšie typy VFD.

Hlavné tri typy VFD sú VSI , CSI a PWM .

VFD typu VSI

VSI znamená invertor zdroja napätia. Toto je najbežnejší typ ovládača s variabilnou frekvenciou. V tomto type VFD sa na premenu striedavého signálu na jednosmerný používa jednoduchý diódový mostík a na akumuláciu energie kondenzátor. Spínací obvod invertora využíva uloženú energiu v kondenzátore a poskytuje výstup.

Výhoda

1. Má dobrý rozsah rýchlostí.

2. Viacnásobné zariadenie na riadenie motora. K jednému VFD typu VSI je možné pripojiť viac motorov.

3. Jednoduchý dizajn.

4. Je to nákladovo efektívne z hľadiska výroby a inštalácie.

Nevýhody

1.Due sa nerovnomernosťou účinku zaťaženia motora tvár šklbanie pri spustení a zastavení situácie.

2. Výstup poskytuje rôzne typy harmonických a šumov.

3. Ak sú regulované otáčky motora alebo sú otáčky znížené, celkový výkonový faktor je do značnej miery obmedzený, čo má za následok zlý výkonový faktor.

VFD typu CSI

CSI je skratka pre invertor zdroja prúdu. Frekvenčné meniče VFD typu VSI sú navrhnuté takým spôsobom, že môžu poskytovať plynulý výstup napätia v závislosti od rozsahu variabilných frekvencií, ale vo VFD typu CSI je konštrukcia závislá od napätia namiesto napätia. Tiež v prípade CSI sa namiesto diódového mostíkového usmerňovača používa mostíkový prevodník SCR. Výstupná energia je filtrovaná pomocou sériových tlmiviek ako alternatívy kondenzátorov pre plynulý výstup prúdu. VFD typu CSI fungujú rovnako ako generátor konštantného prúdu. Namiesto štvorcovej vlny napätia sú VFD typu CSI schopné poskytnúť štvorcovú vlnu prúdu.

Výhoda

1. spoľahlivé potom VFD typu VSI.

2. Podporujte indukčné motory s vyšším výkonom, kde VSI nie je vhodná voľba.

3. Jednoduchý dizajn.

4. Dobré regeneračné schopnosti.

Nevýhody

1. Celkový účinník je zlý, najmä pri nízkych otáčkach.

2. Existuje ozubenie, ktoré môže počas chodu vibrovať hriadeľ motora.

3. Nie je vhodný pre viacmotorovú prevádzku vzhľadom na VSI.

VFD typu PWM

Toto je vylepšená a upravená verzia VFD typu VSI. PWM je skratka pre moduláciu šírky impulzu. Použitím techniky PWM sú VFD schopné poskytnúť stabilný výstup napätia udržiavaný s frekvenčným pomerom. Konštrukcia využíva diódový mostík na usmernenie striedavého signálu na jednosmerný. Spínací obvod riadi pracovný cyklus v rozsahu premenných frekvencií. Na reguláciu výstupu PWM sa používa ďalší regulátor, ktorý zaisťuje stabilné a správne napätie a prúd pre záťaž.

Výhoda

1. Žiadny efekt upchatia alebo trhania.

2. Široká rýchlosť a riadiaci rozsah.

3. Pozostávajte z rôznych typov ochranných obvodov.

4. Konštantný účinník.

5. Vyvolajte veľmi vysokú účinnosť.

6. Energeticky efektívne.

Nevýhody

1. Komplexný dizajn.

2. Komplexné z hľadiska implementácie.

3. Vyžaduje ďalší hardvér.

4. Tvorba počuteľného hluku v okruhu vodiča.

5. Nákladové riešenie.

Ako zvoliť VFD pre moju aplikáciu?

Na výber správnych VFD pre konkrétnu aplikáciu je potrebné dobré pochopenie záťaže. Rôzne typy motorov vytvárajú rôzne typy krútiaceho momentu. V niektorých aplikáciách je nevyhnutný konštantný krútiaci moment, zatiaľ čo v iných aplikáciách musí byť krútiaci moment regulovaný. Zaťaženie motora je tiež určujúcim faktorom špecifikácie motora, hlavne výkonu.

Aby sme vybrali vhodný VFD pre správnu aplikáciu, musíme vyhodnotiť alebo zvážiť nasledujúce veci.

1. Výkon motora

2. Náklady

3. Prevádzkové prostredie VFD a motorov

4. Jednofázové alebo trojfázové

5. Jeden VFD s jedným motorom alebo jeden VFD s viacerými motormi

6. Požiadavky na ďalšie ovládacie prvky

Výhody VFD

Existuje veľa dôvodov, prečo je VFD obľúbenou voľbou pre spotrebiteľa, kde sú ľahko dostupné ďalšie radiče. Najdôležitejším dôvodom popularity VFD sú možnosti nízkej spotreby energie a náklady na počiatočné nastavenie. VFD ponúkajú vysokú účinnosť, pokiaľ ide o spotrebu energie, inú ako akékoľvek zariadenia radiča v rovnakom segmente. Z tohto dôvodu ponúka VFD v prípade veľkých tovární a závodov, kde sú vyžadované motory s väčším výkonom, nízku spotrebu energie, čím znižuje množstvo energie a poskytuje možnosti úspory nákladov.

VFD obmedzuje zapínací prúd počas štartovania a zastavenia motora, čo tiež znižuje zapínacie zaťaženie v napájacom potrubí, ako aj zaisťuje bezpečnostnú rezervu pre nákladné motory.

Okrem vyššie uvedených výhod môže VFD znížiť náklady na údržbu systému. Nie sú potrebné žiadne ďalšie nákladné elektrické pripojenia a riadiace operácie. Existujú možnosti pripojenia viacerých motorov, ktoré je možné ovládať pomocou jedného VFD, čo ďalej znižuje ďalšie náklady na nastavenie systému.

Nevýhody VFD

Napriek vyššie uvedeným výhodám je však so systémom VFD spojených aj niekoľko nevýhod. Primárnou nevýhodou systému VFD je počiatočná investícia do nastavenia. Pre továreň alebo závod, kde je potrebné ovládať viac motorov s vysokým výkonom pomocou VFD, si vyžaduje veľké investície.

Tiež VFD príčinou motora kúrenia a potrebujú špeciálnu motory konštrukcie. Konštrukcia vyžaduje špeciálne typy motorových izolácií. Rovnako je potrebné špecifikovať motory pre meničové aplikácie.

Ďalšou hlavnou nevýhodou VFD je to, že napájacie vedenie hlavného zdroja je veľmi narušené skreslením a vrubovými harmonickými. Z tohto dôvodu sú počas prevádzkového stavu brzdené aj ďalšie zariadenia zapojené do toho istého elektrického vedenia.

Pokrok moderného polovodičového priemyslu však veľmi zlepšil konštrukciu moderných systémov VFD. Pred érou polovodičových zariadení sú rotačné stroje hlavným komponentom používaným na výrobu VFD. V modernej ére mikroprocesorov sú VFD vybavené najrôznejšími ochranami, ako je podpätie, prepätie, ochrana proti tepelnému preťaženiu atď., S riadnym riadiacim vybavením. Aplikácia motorov v priemysle je zodpovedná za 25% svetovej spotreby elektrickej energie, ktorú je možné efektívne riadiť pomocou VFD.