- VFD vezje in njegovo delovanje
- Usmerjevalni odsek VFD vezja
- Odsek filtra v vezju VFD
- Preklopni ali pretvorniški odsek VFD vezja
- Različne vrste VFD
- VFD tipa VSI
- VFD tipa CSI
- VFD tipa PWM
- Kako izbrati VFD za mojo aplikacijo?
- Prednosti VFD
- Slabosti VFD
Na svetu je veliko tovarn in obratov, ki uporabljajo drugačen tip močnih motorjev. Zaradi velike porabe energije tovarne in obrati na koncu plačajo veliko količino računov za energijo. Da bi premagali veliko porabo energije in povečali učinkovitost, je bil VFD uveden pred štirimi desetletji, vendar vezje ni bilo dovolj močno.
VFD je kratka oblika pogona s spremenljivo frekvenco ali pogona z nastavljivo frekvenco. Frekvenca določa število vrtljajev motorja in z nadzorom izmenične frekvence je mogoče krmiliti število vrtljajev motorja. Na trgu elektronike in elektrike so na voljo različne vrste VFD-jev, od aplikacij, povezanih z majhnimi motorji, do asinhronskih motorjev z visoko močjo. Razen trifaznih VFD so na voljo tudi enofazni VFD.
VFD vezje in njegovo delovanje
VFD vezje je sestavljeno iz treh delov.
1. Odsek usmernika
2. Odsek filtra
3. Preklopni ali pretvorniški odsek.
Na spodnji sliki so trije odseki prikazani znotraj blokovnega diagrama. To je osnovni blokovni diagram trifaznega VFD.
Usmerjevalni odsek VFD vezja
usmerniški odsek uporablja 6 diod. Diode D1, D2 in D3 so povezane s pozitivno tirnico, diode D4, D5 in D6 pa z negativno tirnico. Teh 6 diod deluje kot diodni most, ki pretvori trifazni izmenični signal v eno enosmerno tirnico. Trifazni R, B in Y so povezani preko diode. Odvisno od polarnosti sinusoidnega vala se diode priklonijo naprej ali nazaj, kar zagotavlja pozitiven ali negativen impulz tako v pozitivnem kot v negativnem tiru.
Če želite izvedeti več o delovanju usmernika, preprosto sledite povezavi.
Odsek filtra v vezju VFD
Kot vemo, običajne usmerniške diode pretvorijo samo izmenični signal v enosmerni tok, vendar izhodni enosmerni signal ni dovolj gladek, ker so z njim povezane tudi frekvenčno odvisne izmenične valove. Za odpravo izmeničnega valovanja in za nemoten izhod enosmernega toka obstaja potreba po nekakšnih filtrih za zavrnitev valovanja. Standardna komponenta filtra je uporaba različnih vrst velikih kondenzatorjev in induktorjev. V filtrirnem odseku kondenzator v glavnem filtrira izmenično valovanje in zagotavlja gladko enosmerno napetost.
V nekaterih primerih se uporabljajo tudi druge vrste filtrov za zmanjšanje vhodnih izmeničnih šumov in harmonikov.
Preklopni ali pretvorniški odsek VFD vezja
Preklopni ali pretvorniški odsek pretvori enosmerni tok v izmenični tok. V tem poglavju se uporabljajo različne vrste elektronskih stikal, od tranzistorjev z visoko močjo, IGBT ali MOSFET-jev. Stikala se hitro vklopijo ali izklopijo in obremenitev prejme utripajočo napetost, ki je zelo podobna AC. Izhodna frekvenca je sorazmerna s preklopno hitrostjo. Visoka preklopna hitrost zagotavlja visokofrekvenčni izhod, medtem ko nizka preklopna hitrost zagotavlja nizkofrekvenčni izhod.
Različne vrste VFD
Odvisno od tega, kako VFD pretvori izmenično moč v enosmerno in izvede popravek, so na trgu na voljo druge vrste VFD-jev.
Glavne tri vrste VFD so VSI , CSI in PWM .
VFD tipa VSI
VSI pomeni pretvornik napetostnega vira. To je najpogostejši tip gonilnika s spremenljivo frekvenco. Pri tej vrsti VFD-jev se za pretvorbo izmeničnega signala v enosmerni uporablja preprost diodni most, za shranjevanje energije pa kondenzator. Preklopno vezje pretvornika uporablja shranjeno energijo v kondenzatorju in zagotavlja izhod.
Prednost
1. Ima dobro območje hitrosti.
2. večkratna naprava za nadzor motorja. Na en VFD tipa VSI je mogoče povezati več motorjev.
3. Enostavna zasnova.
4. To je stroškovno učinkovito s strani proizvodnje in namestitve.
Slabosti
1.Due za cogging učinek, je obremenitev motorja obraz jerking med zagonom in stop položaju.
2. Izhod zagotavlja različne vrste harmonikov in zvokov.
3. Če je hitrost motorja nadzorovana ali se hitrost zmanjša, je splošni faktor moči večinoma oviran, kar ima za posledico slab faktor moči.
VFD tipa CSI
CSI pomeni pretvornik trenutnega vira. VFD-tipi VSI so zasnovani tako, da lahko zagotavljajo gladko izhodno napetost, odvisno od spremenljivega frekvenčnega območja, vendar je pri VFD tipa CSI konstrukcija odvisna od toka in ne napetosti. V primeru CSI se namesto diodnega mostičnega usmernika uporablja pretvornik mostu SCR. Izhodna energija se filtrira z uporabo serijskih induktorjev kot alternative kondenzatorjem za nemoten izhod toka. VFD tipa CSI delujejo enako kot generator stalnega toka. Namesto kvadratnega vala napetosti lahko VFD tipa CSI zagotavljajo kvadratni val toka.
Prednost
1. Zanesljivi VFD-ji tipa VSI.
2. Podprite indukcijske motorje z višjimi močmi, pri katerih VSI ni primerna izbira.
3. Enostavna zasnova.
4. Dobre sposobnosti regeneracije.
Slabosti
1. Splošni faktor moči je slab, zlasti pri nizkih vrtljajih.
2. Učinek zamašitve obstaja in lahko med delovanjem vibrira gred motorja.
3. Ni primeren za delovanje z več motorji glede na VSI.
VFD tipa PWM
To je izboljšana in spremenjena različica VFD-jev tipa VSI. PWM pomeni modulacijo širine impulza. Z uporabo PWM tehnike lahko VFD zagotavljajo stabilno izhodno napetost, vzdrževano s frekvenčnim razmerjem. Konstrukcija uporablja diodni most za popravek izmeničnega signala v enosmerni signal. Preklopni krog nadzoruje obratovalni cikel v spremenljivem frekvenčnem območju. Za regulacijo izhoda PWM se uporablja dodatni regulator, ki zagotavlja stabilno in pravilno napetost in tok obremenitve.
Prednost
1. Brez zamašitve ali sunkovitega učinka.
2. Široka hitrost in obseg nadzora.
3. Sestavite različno vrsto zaščitnih vezij.
4. Faktor stalne moči.
5. spodbuditi zelo visoko učinkovitost.
6. energetsko učinkovita.
Slabosti
1. Kompleksno oblikovanje.
2. Kompleks glede izvajanja.
3. Zahteva dodatno strojno opremo.
4. Slišan zvok v gonilniškem krogu.
5. drago rešitev.
Kako izbrati VFD za mojo aplikacijo?
Če želite izbrati ustrezne VFD-je za določeno aplikacijo, morate dobro razumeti obremenitev. Različni tipi motorjev ustvarjajo različne vrste navora. Pri nekaterih aplikacijah je potreben stalen navor, pri drugih pa je treba navor nadzorovati. Tudi obremenitev motorja je odločilni dejavnik specifikacije motorja, predvsem moči.
Za izbiro ustrezne VFD za pravilno uporabo moramo oceniti ali razmisliti o naslednjih stvareh.
1. Konjska moč motorja
2. Stroški
3. Delovno okolje VFD in motorjev
4. Enofazna ali trifazna
5. Enojni VFD z enim motorjem ali enojni VFD z več motorji
6. Zahteve za dodatne nadzorne funkcije
Prednosti VFD
Obstaja veliko razlogov, zakaj je VFD priljubljena izbira za potrošnike, kjer so na voljo drugi krmilniki. Najpomembnejši razlog za priljubljenost VFD so možnosti nizke porabe energije in začetni stroški namestitve. VFD ponujajo visoko učinkovitost v smislu porabe energije, razen katere koli krmilne naprave v istem segmentu. Zaradi tega VFD v primeru velikih tovarn in obratov, kjer so potrebni večji konjski motorji, ponuja nizko porabo energije, s čimer zmanjša znesek računa za energijo in nudi možnosti za prihranek stroškov.
VFD omejuje vklopni tok med stanjem zagona in ustavljanja motorja, kar prav tako zmanjša sprožilno obremenitev v napajalnem vodu in zagotavlja varnostno rezervo za drage motorje.
Razen zgoraj navedenih prednosti lahko VFD zniža stroške vzdrževanja sistema. Dodatne drage električne povezave in krmiljenje niso potrebne. Obstajajo možnosti za povezavo več motorjev, ki jih je mogoče krmiliti z enim VFD, kar dodatno zmanjša dodatne stroške nastavitve sistema.
Slabosti VFD
Kljub zgoraj navedenim prednostim pa je s sistemom VFD povezanih tudi nekaj pomanjkljivosti. Glavna pomanjkljivost sistema VFD je začetna naložba v namestitev. Za tovarno ali obrat, kjer je treba več motorjev z visoko konjsko močjo krmiliti z VFD-ji, so potrebne velike naložbe.
Tudi VFD vzrok motorja ogrevanje in potreba po posebni motorji gradnje. Konstrukcija potrebuje posebne vrste izolacij motorjev, prav tako pa je treba motorje določiti za uporabo s pretvornikom.
Druga večja pomanjkljivost VFD je, da je glavni vir električnega omrežja močno moten zaradi popačenja in zarezovanja harmonikov. Zaradi tega so tudi druge naprave, priključene na isti daljnovod, med obratovalnimi pogoji ovirane.
Vendar je napredek sodobne industrije polprevodnikov močno izboljšal konstrukcijo sodobnih VFD sistemov. Pred obdobjem polprevodniških naprav so rotacijski stroji glavni sestavni del, ki se uporablja za izdelavo VFD-jev. V sodobni mikroprocesorski dobi so VFD-ji opremljeni z vsemi vrstami zaščit, kot so podnapetost, prenapetost, zaščita pred preobremenitvijo itd., Z ustreznimi nadzornimi napravami. Uporaba motorjev v industriji je odgovorna za 25% svetovne porabe električne energije, ki jo je mogoče učinkovito nadzorovati z VFD-ji.