Áramellátási ágazat: a közepes feszültségű változó frekvenciájú hajtás

A Középfeszültségű, változtatható frekvenciájú meghajtó (MV VFD) az erősáramú elektronikai berendezés kritikus eleme, amely lehetővé teszi az AC motvagyok precíz vezérlését és hatékony működését az ipari alkalmazások széles körében. A tápegység és a motor közötti interfészként funkcionálva az MV VFD modulálja a motorra táplált frekvenciát és feszültséget, lehetővé téve a fordulatszám és a nyomaték zökkenőmentes és pontos változtatását.

Középfeszültség meghatározása

Az elektromos rendszerekkel összefüggésben a "középfeszültség" általában az elektromos potenciál egy tartományát jelenti, amely jellemzően között van $1\text{kV}$ és $35\text{kV}$ . Ez a tartomány lényegesen magasabb, mint az otthonokban és kisméretű kereskedelmi épületekben használt alacsony feszültség (általában $1\text{kV}$ ). Az ilyen magasabb feszültségszinteken való működésre tervezett motorok gyakoriak a nehéziparban, például az olaj- és gáziparban, a bányászatban, az energiatermelésben, a vízkezelésben és a petrolkémiában, ahol nagy motor lóerő (gyakran $\text{MW}$ osztály) szükséges szivattyúkhoz, kompresszorokhoz, ventilátorokhoz és szállítórendszerekhez.

Alapfunkció és technológia

A primary function of a Középfeszültségű, változtatható frekvenciájú meghajtó a motor fordulatszámának szabályozása. A motorhoz táplált váltóáram frekvenciájának szabályozásával a hajtás közvetlenül szabályozza a forgási sebességet, a motor szinkronsebesség-képletének megfelelően: $N_s=\frac{120f}{P}$ , hol $N_s$ a szinkron sebesség, $f$ a frekvencia, és $P$ a motor pólusainak száma.

A internal operation of the MV VFD involves three main stages:

1. Helyesbítés: A bejövő váltóáram egyenárammá alakul.

2. DC kapcsolat: A DC power is smoothed using capacitors or inductors.

3. Inverzió: A DC power is converted back into AC power with the desired, változó frekvencia és feszültség. Ezt jellemzően nagy teljesítményű félvezető kapcsolókkal érik el, mint pl Szigetelt kapus bipoláris tranzisztorok (IGBT) or Kapu-kikapcsoló tirisztorok (GTO) .

A magasabb feszültségszintek miatt az MV VFD-k speciális topológiákat alkalmaznak, mint pl Többszintű inverterek (pl. Neutral Point Clamped (NPC), Flying Capacitor vagy Cascaded H-Bridge (CHB)) – a félvezetők feszültségének kezelésére és kiváló minőségű (alacsony harmonikus torzítású) kimeneti hullámforma elérésére. A kaszkádos H-híd topológia különösen népszerű, mivel lehetővé teszi a szabványos kisfeszültségű alkatrészek soros csatlakoztatását a középfeszültség szintéziséhez.

Főbb előnyök és alkalmazások

A adoption of the Középfeszültségű, változtatható frekvenciájú meghajtó lenyűgöző előnyöket kínál, amelyek jelentős működési előnyöket jelentenek:

• Energiamegtakarítás: Gyakran ez a legjelentősebb előny. Szivattyús és ventilátoros alkalmazásoknál a fogyasztott teljesítmény arányos a fordulatszám kockájával ( $P\propto N^3$ ). A VFD-vel elért kis sebességcsökkentés jelentős energiamegtakarítást eredményez a hagyományos módszerekhez, például a fojtószelepekhez vagy a lengéscsillapítókhoz képest.

• Folyamatvezérlés: A VFD-k pontos fordulatszám- és nyomatékszabályozást tesznek lehetővé, optimalizálva a folyamatokat a maximális hatékonyság, minőség és teljesítmény érdekében.

• Csökkentett mechanikai feszültség: Engedélyezésével lágy indítás (fokozatos gyorsítás), a VFD jelentősen csökkenti a közvetlen bekapcsolással járó nagy bekapcsolási áramokat és mechanikai ütéseket, ezáltal meghosszabbítja a motor és a csatlakoztatott berendezések élettartamát.

• Áramminőség javítása: A modern MV VFD kialakítások gyakran olyan funkciókat tartalmaznak, amelyek minimálisra csökkentik az elektromos hálózatra visszaverődő harmonikus torzítást, betartva a szigorú energiaminőségi szabványokat.

Ase advantages make the MV VFD indispensable in sectors requiring continuous, large-scale motor operation. Common applications include:

1. Szivattyúk és kompresszorok: Optimalizálja az áramlást a csővezetékekben, finomítókban és vízművekben.

2. Szurkolók és fúvók: Légáramlás szabályozása kemencékben, erőművekben és szellőzőrendszerekben.

3. Szállítószalagok és zúzógépek: Anyagmozgatási sebesség és terhelés kezelése a bányászatban és a cementgyártásban.

4. Extruderek és malmok: Pontos sebességszabályozás biztosítása a gyártási folyamatokban.