Je dôležité poznať fungovanie VFD alebo frekvenčných meničov (VFD), pretože sa vo veľkej miere používajú v aplikáciách poháňaných striedavým prúdom, ako napríklad frekvenčný menič na riadenie motora , kvôli ich rozmanitým vlastnostiam.
Frekvenčné meniče
V porovnaní s konvenčnými motorovými pohonmi má VFD väčšie funkčné a prevádzkové schopnosti. Okrem nastaviteľnej regulácie otáčok ponúkajú frekvenčné meniče ochranu ako fázovú, podpäťovú a prepäťovú ochranu. Softvér a možnosti prepojenia VFD umožňujú užívateľovi ovládať motory na požadovaných úrovniach.
Čo je frekvenčný menič (VFD)
Rýchlosť striedavého motora sa reguluje dvoma spôsobmi - buď riadením napätia alebo frekvencie. Regulácia frekvencie poskytuje lepšiu kontrolu v dôsledku konštantnej hustoty toku ako regulácia napätia. Tu prichádza na rad práca s VFD. Jedná sa o zariadenie na prevod energie, ktoré prevádza pevné napätie, pevnú frekvenciu vstupného výkonu na premenné napätie a výstup s premennou frekvenciou na riadenie striedavých indukčných motorov.
Skladá sa z výkonových elektronických zariadení (ako IGBT, MOSFET), vysokorýchlostnej centrálnej riadiacej jednotky (ako je mikroprocesor, DSP) a voliteľných snímacích zariadení v závislosti od použitej aplikácie.
Väčšina priemyselných aplikácií vyžaduje premenlivé rýchlosti pri špičkových podmienkach zaťaženia a konštantné rýchlosti pri normálnych prevádzkových podmienkach. Pracovanie VFD s uzavretou slučkou udržuje rýchlosť motora na konštantnej úrovni, a to aj v prípade narušenia vstupu a zaťaženia.
Fungovanie VFD
Dve hlavné vlastnosti frekvenčného meniča sú nastaviteľné rýchlosti a schopnosť mäkkého štartu a zastavenia. Tieto dve vlastnosti robia z VFD výkonný radič na riadenie striedavých motorov. VFD sa skladá hlavne zo štyroch sekcií, ktorými sú usmerňovač, medziobvod, medziobvod, invertor a riadiaci obvod.
Fungovanie VFD
Usmerňovač:
Je to prvý stupeň frekvenčného meniča. Premieňa striedavý prúd napájaný zo siete na jednosmerný prúd. Táto časť môže byť jednosmerná alebo obojsmerná na základe použitej aplikácie, ako je štvorkvadrantová prevádzka motora. Využíva diódy, SCR, tranzistory a ďalšie elektronické spínacie zariadenia.
Ak používa diódy, prevedený jednosmerný výkon je nekontrolovaný výstup pri použití SCR, jednosmerný výstupný výkon sa mení ovládaním hradlom. Na trojfázovú premenu je potrebných minimálne šesť diód, preto sa usmerňovacia jednotka považuje za šesťpulzný prevodník.
DC zbernica:
Jednosmerný prúd z usmerňovacej sekcie sa dodáva do medziobvodu. Táto časť sa skladá z kondenzátorov a tlmiviek na vyrovnanie proti zvlneniu a na uloženie jednosmerného prúdu. Hlavnou funkciou medziobvodu je prijímať, ukladať a dodávať jednosmerný prúd.
Invertor:
Táto časť obsahuje elektronické spínače, ako sú tranzistory, tyristory, IGBT atď. Prijíma jednosmerné napätie z jednosmerného medziobvodu a prevádza ho na striedavé napätie, ktoré sa dodáva do motora. Používa to modulačné techniky Páči sa mi to modulácia šírky impulzu na zmenu výstupnej frekvencie na riadenie rýchlosti indukčného motora.
Ovládací obvod:
Skladá sa z mikroprocesorovej jednotky a vykonáva rôzne funkcie ako riadenie, konfigurácia nastavení pohonu, poruchové stavy a prepojovacie komunikačné protokoly . Prijíma spätnoväzbový signál z motora ako referenciu aktuálnej rýchlosti a podľa toho reguluje pomer napätia a frekvencie k riadeniu otáčok motora.
Aplikácia na implementáciu VFD
Aplikácia na implementáciu VFD
VFD možno implementovať aj obvodom mikrokontroléra, ktorý je uvedený nižšie. Podobne ako VFD pozostáva aj z časti usmerňovača, filtrovania a potom z časti invertora. Sekcia invertora tu získava spaľovacie impulzy z programovaného mikrokontroléra, aby dávala záťaž premenlivému napätiu a frekvencii. Tento projekt sa nazýva jednofázový na trojfázový menič pomocou SVPWM na riadenie striedavého napätia a frekvencie naprieč záťažou
Uplatňovanie VFD
Uplatňovanie VFD je regulácia otáčok motora na striedavý prúd pomocou cyklo prevodníkov .
Energia zo siete sa dodáva do obvodu usmerňovača, ktorý prevádza pevné striedavé napätie na pevné jednosmerné napätie. Prevodníky s tromi ramenami pozostávajú z dvoch diód zapojených paralelne pre každú fázu, takže jedna z diód vedie, keď je konkrétna fáza porovnateľne kladnejšia alebo zápornejšia.
Uplatňovanie VFD
Impulzné jednosmerné napätie generované z usmerňovača sa privádza do obvodu medziobvodu. Tento medziobvod obsahuje tlmivky a kondenzátory. Filtruje pulzný jednosmerný prúd znížením obsahu zvlnenia a jednosmernému napájaniu dodáva konštantnú úroveň.
Na zabezpečenie premenlivého napätia a premenlivej frekvencie motoru by sa mal jednosmerný prúd z medziobvodu prevádzať invertorom na premenný striedavý prúd. Invertor sa skladá z IGBT ako spínacích zariadení, ktoré sú riadené technikou PWM.
Podobne ako obvod usmerňovača, aj invertorové spínače patria do dvoch skupín ako kladné a záporné. Pozitívna strana IGBT je zodpovedná za kladný impulz a záporná strana IGBT za záporný impulz na výstupe meniča. Získaným výstupom je teda striedavý prúd, ktorý sa privádza do motora.
Zmenou spínacej doby sa reguluje napätie a frekvencia súčasne v meniči. Moderné VFD využíva najnovšie riadiace techniky, ako je skalárne, vektorové a priame riadenie krútiaceho momentu, na riadenie prepínačov meniča pri dosahovaní premenlivého výkonu.
Výstupné krivky VFD
Vyššie uvedený obrázok ukazuje, ako sa mení napätie a frekvencia meničom frekvencie. Napríklad na VFD sa aplikuje napájanie AC 480 V, 60 Hz, ktoré mení napätie a frekvenciu signálu tak, aby bolo možné regulovať rýchlosť.
So znižovaním frekvencie sa znižujú aj otáčky motora. Na vyššie uvedenom obrázku priemerný výkon aplikovaný na motor klesá, zatiaľ čo klesá napätie aj frekvencia, za predpokladu, že pomer týchto dvoch parametrov je konštantný.
Výhody VFD
VFD pripojený k motoru
Frekvenčné meniče neponúkajú iba nastaviteľné rýchlosti pre presné a presné riadiace aplikácie, ale majú aj ďalšie výhody z hľadiska riadenia procesov a úspora energie . Niektoré z nich sú uvedené nižšie.
Úspora energie
Viac ako 65% energie spotrebúvajú elektromotory v priemyselných odvetviach. Technika riadenia veľkosti aj frekvencie na zmenu rýchlosti spotrebuje menej energie, keď motor vyžaduje premennú rýchlosť. Tieto VFD teda šetria veľké množstvo energie.
Ovládanie v uzavretej slučke
VFD umožňuje presné umiestnenie otáčok motora kontinuálnym porovnávaním s referenčnými otáčkami aj pri zmenách podmienok zaťaženia a vstupných poruchách, ako sú kolísanie napätia.
• Obmedzuje počiatočný prúd
Indukčný motor pri štarte odoberá prúd, ktorý je 6 až 8-násobkom nominálneho prúdu. V porovnaní s bežnými štartérmi dávajú VFD lepšie výsledky, pretože pri spustení poskytujú nízku frekvenciu. Kvôli nízkej frekvencii motor odoberá menší prúd a tento prúd nikdy neprekročí nominálnu hodnotu pri štarte ani pri prevádzke.
• Hladký chod
Ponúka plynulý chod pri rozbiehaní a zastavovaní a tiež znižuje tepelné a mechanické namáhanie motorov a remeňových pohonov.
Vysoký účinník
Zabudovaný obvod na korekciu účinníka v jednosmernom vedení VFD znižuje potrebu ďalších zariadení na korekciu účinníka.
Účinník indukčného motora je pre aplikácie bez zaťaženia veľmi nízky, zatiaľ čo pri plnom zaťažení je 0,88 až 0,9. Nízky účinník má za následok zlé využitie energie v dôsledku vysokých reaktívnych strát.
Ľahká inštalácia
Predprogramované a výrobcom zapojené VFD ponúkajú ľahký spôsob pripojenia a údržby.
Dúfam, že vám v našom článku boli poskytnuté presné a rozsiahle vedomosti o práci s VFD. Ďakujeme, že ste strávili svoj drahocenný čas. Máme pre vás jednoduchú úlohu - Aké sú rôzne typy VFD? Odpovedzte prosím v sekcii komentárov nižšie. Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa tejto témy alebo elektrických a elektronické projekty V sekcii komentárov nižšie môžete tiež zdieľať svoje recenzie a návrhy týkajúce sa tohto článku.
Fotoúvery
Frekvenčné meniče podľa emainc
Základné časti VFD od opracovaný dizajn
Fungovanie VFD do cfnewsads
Výstupné krivky VFD o vfds
VFD pripojený k motoru pomocou cfnewsads
