Taajuusmuuttajien selitys: VFD:n toiminta, edut, valinta ja sovellukset

Jos olet päivittämässä moottorin ohjauspaneelia, taajuusmuuttaja määrittää, kuinka paljon moottorisi kuluttaa energiaa ja kuinka tarkasti voit ohjata sitä. Monissa jälkiasennuksissa puhallin- ja pumppukuormituksilla sellaisen asentaminen vähentää virrankulutusta 20-40 %. Mutta taajuusmuuttaja tuottaa nämä säästöt vain, jos se sopii moottoriin, kuormaan ja asennusympäristöön. Tässä oppaassa kerrotaan, mitä AC-asemat ovat, kuinka ne valitaan, ja asennuksen yksityiskohdat, jotka on helppo jättää huomiotta.

Mikä on AC-asema

Taajuusmuuttaja on elektroninen laite, joka ohjaa vaihtovirtamoottorin nopeutta ja vääntömomenttia muuttamalla siihen syötettyä taajuutta ja jännitettä. Sitä kutsutaan myös taajuusmuuttajaksi tai VFD:ksi, ja joillakin teollisuudenaloilla se tunnetaan yksinkertaisesti invertterinä.

Taajuusmuuttaja saa kiinteän vaihtovirtalähteen verkosta tai laitoksen jakelujärjestelmästä ja muuntaa sen ohjatuksi lähdöksi. Pääkomponentit sisällä ovat tasasuuntaaja, DC-väylä, invertteriporras ja ohjauskortti. Käyttöliittymän avulla voit asettaa nopeuden, kiihtyvyyden ja suojausparametrit.

Miten AC-asemat toimivat

Induktiomoottorin nopeus on verrannollinen syöttöjännitteen taajuuteen. Synkroninen nopeus lasketaan 120 kertaa taajuus jaettuna napojen lukumäärällä. Kun taajuusmuuttaja pienentää lähtötaajuutta, moottori hidastuu.

Jännitteen ja taajuuden on vaihdettava yhdessä. Jännitteen ja taajuuden suhteen pitäminen vakiona ylläpitää magneettivuon moottorissa. Alhaisilla nopeuksilla taajuusmuuttaja lisää jännitettä tuottaakseen riittävän käynnistysmomentin.

Kaksi pääohjausalustaa

V/f-ohjaus on avoimen silmukan menetelmä. Se asettaa jännitteen ja taajuuden ennalta määrätyn käyrän mukaan ja on yksinkertainen, kestävä ja sopii useimpiin puhallin-, pumppu- ja kompressorisovelluksiin. Vektoriohjaus käyttää suljetun silmukan algoritmia, usein kooderin kanssa, säätämään vääntömomenttia ja nopeutta paljon suuremmalla tarkkuudella. Sitä käytetään nostureissa, hisseissä, ekstruudereissa ja työstökoneissa, joissa kuormitus muuttuu nopeasti.

Miksi käyttää AC-asemia

Vahvin syy käyttää an AC-asema on energiansäästöä vaihtelevan nopeuden kuormituksissa. Keskipakopuhaltimet ja pumput noudattavat affiniteettilakeja: teho muuttuu nopeuden mukaan. Nopeuden pienentäminen 100 prosentista 80 prosenttiin muuttaa syöttötehon noin 51 prosenttiin alkuperäisestä arvosta. 90 kW:n puhallin, joka käy 70 prosentin nopeudella, kuluttaa noin kolmanneksen täydellä nopeudella tarvitsemastaan ​​tehosta, ja pellinsäätöön verrattuna säästöt ovat tyypillisesti 40-60 prosentin välillä.

Säästöjen lisäksi taajuusmuuttaja parantaa prosessin johdonmukaisuutta. Sekoittimet, suulakepuristimet ja tekstiilikoneet luottavat vakaaseen nopeuteen, jotta tuotteen laatu pysyy toistettavana. Suulakepuristuksessa pieni nopeusvaihtelu luo viivapaksuuseron, joka päättyy jätemateriaaliksi. Hallittu kiihdytysominaisuus vähentää hihnojen, vaihteistojen ja kytkimien mekaanista rasitusta, mikä alentaa huoltokustannuksia ja pidentää laitteiden käyttöikää.

Suorakäynnistys kuluttaa 6-8 kertaa moottorin nimellisvirran. Taajuusmuuttaja rajoittaa käynnistysvirran niin pieneksi kuin 1,5–2-kertainen nimellisvirta, mikä vähentää jännitteen laskua laitoksen johdossa ja mekaanista iskua hammaspyörille, hihnoille ja akseleille.

Tyypit ja sovellukset

Taajuusmuuttajat ryhmitellään yleensä lähtöjännitteen mukaan. Pienjännitekäytöt kattavat 200-690 V ja niitä käytetään moottoreissa muutamasta sadasta watista noin 500 kW:iin. Keskijännitekäytöt kattavat 2,3-11 kV ja palvelevat megawattiluokan suuritehoisia moottoreita.

Yleisiä teollisia sovelluksia ovat:

• Keskipakopumput ja puhaltimet vedenkäsittely-, LVI- ja kattilajärjestelmissä
• Ilmakompressorit laitoksissa, joissa painevaihtelut ovat suuret
• Sekoittimet, sentrifugit ja sekoittimet kemian- ja elintarviketeollisuudessa
• Hissit, pukkinosturit ja nostimet, jotka vaativat tasaisia nopeuden muutoksia
• CNC-työstökoneet, pystysorvit ja pyörivät leikkauskoneet
• Ekstruuderit ja jauhimet kumi- ja muoviteollisuudessa

Raynen Technology julkaisee myös sovellusratkaisuja tiettyihin koneisiin, kuten ilmakompressorien energiaa säästäviin jälkiasennuksiin, kattilapuhallinjärjestelmiin, jätevedenkäsittelyn ilmastuspuhaltimiin, jatkuvapaineisiin vesihuoltoihin ja ruuviekstruudereihin. Sama käyttöalusta voidaan konfiguroida vastaamaan näitä mekaanisia rakenteita.

Kuinka valita AC-asema

Aloita moottorin tyyppikilvestä, älä luettelosta. Taajuusmuuttajan nimellisarvon tulee perustua moottorin virtaan eikä moottorin tehoon. Vaihtuvilla momenttikuormilla, kuten puhaltimilla ja pumpuilla, käyttö voi usein olla samankokoinen kuin moottori. Jätä vakiomomenttikuormituksille yhden tai kahden taajuusmuuttajan marginaali moottorin nimellisarvon yläpuolelle.

Kuorman vääntömomentin ominaisuus on ensimmäinen asia, joka selvitetään. Muuttuvan momenttikuorman vääntömomentti kasvaa nopeuden neliön mukana. Vakiomomenttikuormat tuottavat saman vääntömomentin koko nopeusalueella, ja vakiotehokuormat vähentävät vääntömomenttia nopeuden kasvaessa.

Muita tekijöitä ovat ympäristön lämpötila, korkeus ja kotelon tyyppi. Useimmat ajot ovat vähentyneet yli 40 celsiusasteessa ja yli 1000 metrin korkeudessa. Jos moottorikaapeli on pidempi kuin 50 m, kysy lähtöreaktorista, joka suojaa moottorin käämiä heijastuneilta jännitepiikkeiltä.

Jos taajuusmuuttajaa on valvottava PLC:stä tai SCADA:sta, tarkista, mikä tiedonsiirtoliitäntä on käytettävissä. Pölyiset, kosteat tai kemiallisesti aggressiiviset ympäristöt vaativat korkeampaa tunkeutumissuojausta tai kunnollista koteloa.

Asennus- ja hankintanäkökohdat

Harmoninen särö on yleinen ongelma, kun useat taajuusmuuttajat syöttävät samasta muuntajasta. Linjareaktorin tai tasavirtakuristimen lisääminen vähentää virran vääristymiä ja on yleensä edullinen tapa saavuttaa paikalliset sähkönlaaturajat.

Jarrutus: jos kuorma pystyy korjaamaan moottorin, esimerkiksi nosturi laskee kuormaa tai kuljetin pysähtyy raskaalla kuormalla, tarvitset joko dynaamisen jarruvastuksen tai regeneratiivisen yksikön.

Älä koskaan unohda dokumentaatiota ja myynnin jälkeistä tukea. Pyydä käyttöohjetta, sähköpiirustuksia ja asennusohjelmistoa teknikkosi käyttämällä kielellä. Raynen Technology julkaisee nämä materiaalit omassa latauskeskus . Jos taajuusmuuttajan toimittaja ei toimita näitä tuotteita etukäteen, vaarana on pidemmät käyttöönottoajat ja korkeammat korjauskustannukset myöhemmin. Tietylle moottorille ja kuormitukselle tekninen tuki sivu on oikea paikka vahvistaa aseman koko ja yhteensopivuus ennen tilaamista.

Raynen taajuusmuuttajat teollisiin vaihtovirtasovelluksiin

Raynen Technology, raynendrive.comin takana oleva teollisuusautomaatiobrändi, suunnittelee ja valmistaa taajuusmuuttajia pehmokäynnistimien, servojärjestelmien, logiikkojen ja ihmisen ja koneen välisten rajapintojen ohella. Yritys on perustettu vuonna 2007 ja se on listattu Shanghain pörssissä. Tuotevalikoima on tarkoitettu kattamaan kokonaisen koneen ohjaus-, käyttö- ja suoritustasot.

Tavallisiin pienjännitepuhallin-, pumppu- ja tekstiilisovelluksiin RVE21 Smart -taajuusmuuttaja tarjoaa kompaktin, helppokäyttöisen ratkaisun, jossa on suoraviivainen parametriasetus. Kun prosessi vaatii tarkkaa nopeuden ja momentin säätöä, RVE32-vektorikäyttö tarjoaa suljetun kierron suorituskyvyn nostureille, hisseille, sekoittimille ja työstökoneille. Vesihuollon ja petrokemian huollon suuritehoisille moottoreille RVE1000-sarja käsittelee keskijännitesyöttöä 11 kV asti.

Yrityksen valikoimaan kuuluu myös pien- ja keskijännitepehmokäynnistimet, PLC:t, käyttöliittymät, servomoottorit ja servokäytöt. Tällä leveydellä on merkitystä kahdesta syystä. Ensinnäkin voit saada johdonmukaista suunnittelutukea yhdeltä toimittajalta. Toiseksi taajuusmuuttaja voidaan integroida täydelliseen ohjausjärjestelmään, joka sisältää PLC:n ja käyttöliittymän, mikä nopeuttaa käyttöönottoa.

RVE21 Smart Low Voltage AC Drive 55-200 kW moottoreille RVE21-sarja tarjoaa laajan jännitealueen ja jopa 200 % ylikuormituskyvyn, ja irrotettavan suojan vierekkäin asennettavaksi. Sen itsenäinen ilmatierakenne takaa luotettavan jäähdytyksen, joten se on kustannustehokas valinta integroitavaksi PLC- ja HMI-järjestelmiin. Näytä tuote →

RVE32 Vector AC Drive suuritehoisiin sovelluksiin jopa 800 kW RVE32-sarjassa on anturiton vektoriohjaus ja automaattinen silmukkaparametrisovitus, joka ei vaadi virheenkorjausta. Saatavana muovi- tai rautakuorella Modbus-standardin kanssa, se sopii suuriin tehotarpeisiin 250-800 kW kaksirivisellä näytöllä. Näytä tuote →

RVE1000-keskijännitetaajuusmuuttaja suoralle suurjännitemoottorin ohjaukselle RVE1000-sarja käyttää monivaiheista H-sillan kaskadointia jännitteen superpositioon ja ARM/DSP-ohjaukseen, mikä mahdollistaa suurjännitemoottoreiden suoran käytön ilman suodattimia. Suunniteltu hihnakuljettimen isäntä-orjaohjaukseen, se palvelee kemian-, nosto-, ilmakompressori- ja terästeollisuutta. Näytä tuote →

Oikea taajuusmuuttaja säästää energiaa, parantaa prosessin vakautta ja suojaa moottoria ja alavirtalaitteita. Valitse se moottorin tyyppikilvestä, vahvista kuormitustyyppi ja tarkista ympäristö- ja tiedonsiirtovaatimukset. Jos sinulla on erityinen sovellus, käytä Raysen teknisen tuen tiimiä vahvistamaan mitoitus ja täydellinen dokumentaatio ennen tilauksen tekemistä.