A váltakozó áramú meghajtók magyarázata: a VFD-k működése, előnyei, kiválasztása és alkalmazásai

Ha motorvezérlő panelt fejleszt, az AC hajtás határozza meg, hogy mennyi energiát fogyaszt a motor, és milyen pontosan tudja azt vezérelni. Sok utólagos ventilátor- és szivattyúterhelés esetén az egyik telepítése 20-40%-kal csökkenti az energiafogyasztást. De egy meghajtó csak akkor éri el ezeket a megtakarításokat, ha megfelel a motornak, a terhelésnek és a telepítési környezetnek. Ez az útmutató elmagyarázza, mik azok a váltóáramú meghajtók, hogyan válasszuk ki őket, és azokat a telepítési részleteket, amelyeket könnyű figyelmen kívül hagyni.

Mi az AC meghajtó

A váltóáramú hajtás egy elektronikus eszköz, amely a váltakozó áramú motor fordulatszámát és nyomatékát szabályozza a rátáplált frekvencia és feszültség változtatásával. Változófrekvenciás meghajtónak vagy VFD-nek is nevezik, és egyes iparágakban egyszerűen inverternek nevezik.

A hajtás rögzített váltóáramú tápellátást kap a hálózattól vagy az üzemelosztó rendszertől, és azt szabályozott kimenetté alakítja. A benne lévő fő alkatrészek az egyenirányító, egy DC buszz, egy inverter fokozat és egy vezérlőkártya. A kezelőfelület lehetővé teszi a sebesség, a gyorsulás és a védelmi paraméterek beállítását.

Hogyan működnek az AC meghajtók

Az indukciós motor fordulatszáma arányos a tápfeszültség frekvenciájával. A szinkronsebességet a frekvencia 120-szorosa osztva a pólusok számával. Amikor a hajtás csökkenti a kimeneti frekvenciát, a motor lelassul.

A feszültségnek és a frekvenciának együtt kell változnia. A feszültség/frekvencia arány állandó tartása fenntartja a mágneses fluxust a motorban. Alacsony fordulatszámon a hajtás feszültségnövelést ad, hogy elegendő indítónyomatékot termeljen.

Két fő vezérlőplatform

A V/f szabályozás a nyílt hurkú módszer. Egy előre meghatározott görbe szerint állítja be a feszültséget és a frekvenciát, egyszerű, robusztus, és alkalmas a legtöbb ventilátor-, szivattyú- és kompresszoralkalmazáshoz. A vektorvezérlés zárt hurkú algoritmust használ, gyakran kódolóval, hogy sokkal nagyobb pontossággal szabályozza a nyomatékot és a fordulatszámot. Darukon, felvonókon, extrudereken és szerszámgépeken használják, ahol a terhelés gyorsan változik.

Miért használjon AC meghajtókat?

A legerősebb indok az an AC meghajtó energiamegtakarítás változó sebességű terheléseknél. A centrifugális ventilátorok és szivattyúk az affinitási törvényeket követik: a teljesítmény a sebesség kockájával változik. A sebesség 100 százalékról 80 százalékra csökkentése az eredeti érték nagyjából 51 százalékára változtatja a bemeneti teljesítményt. A 70 százalékos fordulatszámon működő 90 kW-os ventilátor a teljes fordulatszámon szükséges teljesítmény körülbelül egyharmadát veszi fel, és a lengéscsillapító szabályozáshoz képest a megtakarítás jellemzően 40-60 százalékos tartományba esik.

A megtakarításon túl a meghajtó a folyamatok konzisztenciáját is javítja. A keverők, extruderek és textilgépek stabil sebességre támaszkodnak, hogy a termék minősége megismételhető legyen. Az extrudálás során egy kis sebességváltozás vonalvastagság-különbséget hoz létre, amely hulladékanyagként végződik. A szabályozott gyorsulási funkció csökkenti a szíjak, sebességváltók és tengelykapcsolók mechanikai igénybevételét, ami csökkenti a karbantartási költségeket és meghosszabbítja a berendezés élettartamát.

A közvetlen indítás a motor névleges áramának hat-nyolcszorosát veszi fel. A hajtás a bekapcsolási áramot a névleges áram 1,5-2-szeresére korlátozza, csökkentve ezzel a feszültségesést a berendezés vezetékén és a fogaskerekek, szíjak és tengelyek mechanikai ütését.

Típusok és alkalmazások

A váltakozó áramú hajtásokat általában kimeneti feszültség szerint csoportosítják. A kisfeszültségű hajtások 200-690 V-ot fednek le, és néhány száz watttól körülbelül 500 kW-ig terjedő motorokhoz használják. A középfeszültségű hajtások 2,3-11 kV-ot fednek le, és a megawatt tartományban nagy teljesítményű motorokat szolgálnak ki.

A gyakori ipari alkalmazások a következők:

• Centrifugálszivattyúk és ventilátorok vízkezelő, HVAC és kazánrendszerekben
• Légkompresszorok nagy nyomásingadozású üzemekben
• Keverők, centrifugák és keverők a vegyi és élelmiszer-feldolgozásban
• Sima sebességváltást igénylő felvonók, portáldaruk és emelők
• CNC szerszámgépek, függőleges esztergák és forgóvágó gépek
• Extruderek és finomítók a gumi- és műanyagiparban

A Raynen Technology alkalmazási megoldásokat is közzétesz bizonyos gépekhez, például légkompresszorok energiatakarékos utólagos felszereléséhez, kazánventilátor-rendszerekhez, szennyvíztisztító levegőztető fúvókához, állandó nyomású vízellátáshoz és csavaros extruderekhez. Ugyanaz a meghajtóplatform konfigurálható úgy, hogy megfeleljen ezeknek a mechanikai kialakításoknak.

Hogyan válasszunk AC meghajtót

Kezdje a motor adattáblájáról, ne katalógusból. A hajtás névleges értékének a motor áramerősségén kell alapulnia, nem pedig a motor teljesítményén. Változó nyomatékú terhelések, például ventilátorok és szivattyúk esetén a hajtás gyakran a motor méretével megegyező méretű lehet. Állandó nyomatékú terheléseknél hagyjon egy vagy két hajtásméretet a motor névleges értéke felett.

A terhelési nyomaték karakterisztikája az első, amit meg kell határozni. A változó nyomatékú terhelések nyomatéka a fordulatszám négyzetével nő. Az állandó nyomatékú terhelések ugyanazt a nyomatékot biztosítják a fordulatszám-tartományban, az állandó teljesítményű terhelések pedig csökkentik a nyomatékot a fordulatszám növekedésével.

Egyéb tényezők közé tartozik a környezeti hőmérséklet, a tengerszint feletti magasság és a burkolat típusa. A legtöbb meghajtó 40 Celsius-fok felett és 1000 m feletti magasságban leértékelődik. Ha a motorkábel 50 m-nél hosszabb, érdeklődjön egy kimeneti reaktorról, amely megvédi a motor tekercsét a visszavert feszültségcsúcsoktól.

Ha a meghajtót PLC-ről vagy SCADA-ról kell felügyelni, ellenőrizze, hogy milyen kommunikációs interfész áll rendelkezésre. Poros, párás vagy vegyileg agresszív környezetben magasabb behatolás elleni védelemre vagy megfelelő burkolatra van szükség.

Telepítési és beszerzési szempontok

A harmonikus torzítás gyakori probléma, ha több meghajtó táplálja ugyanarról a transzformátorról. Vonalreaktor vagy egyenáramú fojtótekercs hozzáadása csökkenti az áramtorzulást, és általában olcsó módja a helyi áramminőségi határértékek teljesítésének.

Fékezés: ha a rakomány képes felújítani a motort, például egy daru leengedi a rakományt vagy a szállítószalag nagy teherrel leáll, akkor dinamikus fékellenállásra vagy regeneráló egységre van szükség.

Soha ne felejtse el a dokumentációt és az értékesítés utáni támogatást. Kérje a felhasználói kézikönyvet, az elektromos rajzokat és a telepítő szoftvert a technikusai által használt nyelven. A Raynen Technology ezeket az anyagokat közzéteszi letöltési központ . Ha a hajtás szállítója nem biztosítja ezeket a tételeket előre, hosszabb üzembe helyezési időt és később magasabb javítási költségeket kockáztat. Egy adott motorhoz és terheléshez a technikai támogatás oldal a megfelelő hely a meghajtó méretének és kompatibilitásának megerősítésére a rendelés előtt.

Raynen meghajtók ipari váltakozó áramú alkalmazásokhoz

A Raynen Technology, a raynendrive.com mögött álló ipari automatizálási márka AC hajtásokat tervez és gyárt lágyindítók, szervorendszerek, PLC-k és ember-gép interfészek mellett. A céget 2007-ben alapították, és a sanghaji tőzsdén jegyzik. A termékportfólió egy komplett gép vezérlési, hajtási és végrehajtási rétegeit hivatott lefedni.

A normál alacsony feszültségű ventilátor-, szivattyú- és textil-alkalmazásokhoz az RVE21 Smart drive kompakt, könnyen használható megoldást kínál egyszerű paraméterezéssel. Amikor a folyamat pontos sebesség- és nyomatékszabályozást igényel, az RVE32 vektorhajtás zárt hurkú teljesítményt kínál daruk, felvonók, keverők és szerszámgépek számára. A vízellátásban és a petrolkémiai szolgáltatásban használt nagyteljesítményű motorokhoz az RVE1000 sorozat 11 kV-ig képes középfeszültségű táplálást biztosítani.

A cég katalógusában kis- és középfeszültségű lágyindítók, PLC-k, HMI-k, szervomotorok és szervohajtások is megtalálhatók. Ez a szélesség két okból is számít. Először is, egységes mérnöki támogatást kaphat egyetlen szállítótól. Másodszor, a hajtás integrálható egy teljes vezérlőrendszerrel, amely magában foglalja a PLC-t és a HMI-t, ami felgyorsítja az üzembe helyezést.

RVE21 Smart alacsony feszültségű váltóáramú hajtás 55-200 kW teljesítményű motorokhoz Az RVE21 sorozat széles feszültségtartományt és akár 200%-os túlterhelési képességet kínál, eltávolítható árnyékolással az egymás melletti telepítéshez. Független légúti kialakítása megbízható hűtést biztosít, így költséghatékony választás a PLC és HMI rendszerekkel való integrációhoz. Termék megtekintése →

RVE32 Vector AC hajtás nagy teljesítményű alkalmazásokhoz 800 kW-ig Az RVE32 sorozat érzékelő nélküli vektorvezérléssel és automatikus hurokparaméter-adaptációval rendelkezik, amely nem igényel hibakeresést. Modbus szabványú műanyag vagy vas héjban kapható, 250 és 800 kW közötti nagy teljesítményigényekhez kétsoros kijelzővel. Termék megtekintése →

RVE1000 közepes feszültségű váltóáramú hajtás közvetlen nagyfeszültségű motorvezérléshez Az RVE1000 sorozat többlépcsős H-híd kaszkádot használ a feszültség szuperpozícióhoz és az ARM/DSP vezérléshez, lehetővé téve a nagyfeszültségű motorok szűrők nélküli közvetlen meghajtását. A szállítószalag mester-szolga vezérlésére tervezték, a vegyipart, az emelő-, a légkompresszor- és az acélipart szolgálja ki. Termék megtekintése →

A megfelelő váltóáramú hajtás energiát takarít meg, javítja a folyamatstabilitást, valamint védi a motort és a későbbi berendezéseket. Válassza ki a motor adattáblájáról, ellenőrizze a terhelés típusát, és ellenőrizze a környezeti és kommunikációs követelményeket. Ha konkrét alkalmazása van, a Raynen műszaki támogatási csapatával erősítse meg a méretezést és a teljes dokumentációt, mielőtt feladná a rendelést.