Pienjännitetaajuusmuuttajien selitys: miten ne toimivat ja kuinka valita yksi sovelluksellesi

Kävele lähes minkä tahansa nykyaikaisen laitoksen läpi ja löydät pienjännitetaajuusmuuttajat, jotka tekevät hiljaista, epähohtoa työtä: pitävät pumppua täsmälleen prosessin tarvitsemassa paineessa, nostavat kuljetinta hihnaa katkeamatta tai trimmaavat tuulettimen nopeutta viidellätoista prosentilla ja vähentävät sen tehonottoa yli kolmanneksella. Ne ovat linkki kiinteänopeuksisen verkkojännitteen ja moottorin välillä, jonka pitäisi todellakin käydä missä tahansa nopeudessa työ vaatii.

Olemme Raysella vuosia rakentaneet taajuusmuuttajia OEM-koneisiin, tehtaiden jälkiasennuksiin ja raskaaseen teollisuuteen. Tämä opas vastaa kysymyksiin, joita insinöörimme kuulevat useimmiten: mitä pienjännitetaajuusmuuttajan sisällä on, miten päätyypit vertautuvat keskenään, millä valintakriteereillä on merkitystä ja mistä takaisinmaksu todella tulee.

Mikä lasketaan pienjännitetaajuusmuuttajaksi?

Matala jännite kuvaa syöttöä, johon taajuusmuuttaja yhdistää, ei tehoa, jonka se toimittaa. IEC-määritelmien mukaan matalajännite toimii 1 000 V AC:iin asti, ja teollisuuskäytöt rakennetaan 200 V, 380-480 V tai 525-690 V verkkoihin. 380-480 V luokka on työhevonen, joka kattaa suurimman osan moottoreista murto-kilowattien koosta useisiin satoihin kilowatteihin asti. Keskijännitekäytöt ottavat vallan noin 2,3 kV:sta ja palvelevat erittäin suuria koneita.

Terminologia aiheuttaa suurimman osan hämmennystä. VFD, VSD ja "invertteri" kuvaavat kaikki samaa laatikkoa. Tarkkaan ottaen invertteri on vain yksi sisäinen vaihe; koko tuote on AC-taajuusmuuttaja, ja pienjännitetaajuusmuuttajat ovat yksinkertaisesti niitä, jotka on suunniteltu pienjänniteluokkaan.

Kuinka pienjännitetaajuusmuuttaja toimii

Jokainen pienjännitetaajuusmuuttaja suorittaa saman muunnoksen: se ottaa kiinteätaajuista kiinteäjännitteistä vaihtovirtaa verkosta ja toimittaa säädettävätaajuista, muuttuvaa jännitettä olevaa vaihtovirtaa moottoriin. Kolme vaihetta tekevät työn.

1. Tasasuuntaaja. Diodisillat tai aktiivinen etupää regeneratiivisissa yksiköissä muuntaa tulevan kolmivaiheisen vaihtovirran tasavirraksi.
2. DC-väylä. Kondensaattorit ja isommissa yksiköissä DC-kuristin tasoittavat linkin ja varastoivat energiaa ohimeneviä kuormia varten.
3. Invertteri. IGBT-moduulit kytkevät DC-linkin takaisin pulssinleveysmoduloituun AC-aaltomuotoon, jonka taajuuden ja jännitteen ohjauskortti asettaa.

Koska oikosulkumoottorin synkroninen nopeus seuraa syöttötaajuutta, taajuuden muuttaminen muuttaa nopeutta suoraan. Taajuuden pudottaminen ilman jännitteen putoamista kyllästäisi magneettipiirin, joten taajuusmuuttaja pitää volts-per-hertz-suhteen tai kehittyneemmän moottorimallin tasapainossa jokaisessa toimintapisteessä.

Ohjausmenetelmät näet

• V/f-säätö: yksinkertainen, anteeksiantava ja hyvin sovitettu tuulettimiin, pumppuihin ja muihin neliöllisiin kuormiin.
• Anturiton vektoriohjaus: enkooderiton vääntömomenttivaste kuljettimille, sekoittimille ja ekstruudereille.
• Suljetun silmukan vektoriohjaus: enkooderin palaute takaa tarkan nopeuden ja vääntömomentin nostureissa, kelauskoneissa ja työstökoneissa.

Pienjännitetaajuusmuuttajien tyypit

Markkinat jakautuvat muutamaan käytännön perheeseen. Seinälle asennetut koteloidut taajuusmuuttajat hallitsevat noin 0,4 kW:sta 90 kW:iin ja sijaitsevat koneen vieressä tai pienen paneelin sisällä. Modulaariset ja kaappiin rakennetut taajuusmuuttajat tarjoavat suuremmat tehot ja mahdollistavat jaettujen tasavirtaväylien, jarruyksiköiden ja suodattimien konfiguroinnin sovellukseen. Monikäyttöjärjestelmät syöttävät useita invertteriä yhdestä tasasuuntaajasta, mikä on yleistä tekstiili-, pakkaus- ja metallilinjoilla. Regeneratiiviset käytöt palauttavat jarrutusenergian syöttöön sen sijaan, että polttaisivat sitä vastuksessa.

Useimpiin päivittäisiin tehtäviin riittää pienikokoinen seinäasennusyksikkö, joka pitää paneelin pienenä.

RVE21 Smart pienjännitetaajuusmuuttajien toimittajat • Laaja jännitealueen rakenne • Jopa 200 % ylikuormituskyky • Irrotettava toimintasuoja, vierekkäin asennus • Itsenäinen ilmatierakenne • Korkea kustannustehokkuus Näytä tuote →

Pienjännitetaajuusmuuttajamme RVE21 Smart on suunniteltu juuri tähän tilanteeseen: OEM-koneisiin ja jälkiasennuksiin, joissa paneelitilaa on vähän, johdotuksen on oltava nopeaa ja taajuusmuuttajan on silti katettava laaja valikoima moottoreita.

Veto vai pehmokäynnistin?

Molemmat laitteet istuvat moottorin edessä ja molemmat ohjaavat ramppia, joten ne ovat usein toisiaan vastaan. Ratkaiseva kysymys on, pitääkö nopeutta muuttaa moottorin käynnistymisen jälkeen.

Jos prosessi ei koskaan tarvitse erilaista nopeutta, pehmeä käynnistin on yleensä halvempi ratkaisu. Jos nopeuden, vääntömomentin tai energiankulutuksen on seurattava kysyntää, veto on parempi sijoitus.

Oikean aseman valinta

Tietosivun teholuokitukset ovat lähtökohta, eivät vastaus. Käsittele kuorma ensin.

• Moottorin virta ja ylikuormitus: mittaa täyskuormitusvirralla ja tarkista sitten, tarvitseeko käyttö 120 %, 150 % vai 200 % ylikuormitusta minuutin tai pidemmän ajan.
• Kuorman vääntömomenttiprofiili: vakiomomenttikuormat, kuten kuljettimet ja suulakepuristimet, vaativat enemmän käyttövoimaa kuin neliövoimaiset puhallin- ja pumppukuormat.
• Nopeusalue: vakiotehokäyttö perusnopeuden yläpuolella vaatii kentän heikennystä ja siihen nimetyn moottorin.
• Jarrutus: päätä, tarvitaanko jarruvastusta, jarruyksikköä vai regeneratiivista etupäätä.
• Ympäristö: ympäristön lämpötila, korkeus, pöly, kosteus ja vaadittu IP-luokitus vähentävät kaikki käytettävää lähtövirtaa.
• Virran laatu: harmoniset rajat, kaapelin pituus ja EMC-luokka määrittävät yleensä, lisätäänkö kuristimia vai suodattimia.
• Integrointi: kenttäväyläprotokolla, I/O-määrä ja onko taajuusmuuttajan keskusteltava olemassa olevan ohjausalustan kanssa.

Kun kuorma on raskas tai dynamiikka tiukka, vektorikäyttö asianmukaisella moottorin automaattivirityksellä on turvallisempi valinta.

RVE32 Vector AC Drives Toimittajat Muovikuori • Nopeusanturiton vektoriohjaustekniikka • Automaattinen silmukan parametrien sovitus, ei vaadi virheenkorjausta • Modbus-tiedonsiirto vakiona • Vähätehoinen ... Näytä tuote →

RV32-vektoritaajuusmuuttaja on vastauksemme näihin tehtäviin: avoimen tai suljetun piirin vektoriohjaus, runsas ylikuormituskyky sekä koneenvalmistajien pyytämät jarru- ja viestintävaihtoehdot.

Missä pienjännitetaajuusmuuttajat tuottavat tuloksia

Sovellukset ryhmittyvät muutaman mallin ympärille. Puhallin- ja pumppujärjestelmissä käyttölaite korvaa kuristusventtiilin tai pellin, joten moottori tuottaa vain prosessin tarvitseman virtauksen. Kompressoreissa taajuusmuuttajat vähentävät purkuhäviöitä ja pitävät paineen tasaisena. Kemiantehtaissa ne kesyttävät sentrifugeja ja sekoittimia, jotka muuten järkyttäisivät vaihteistoa jokaisessa käynnistyksessä. Kumi- ja muovilinjat käyttävät niitä ruuviekstruudereissa, kun taas nostolaitteet ja työstökoneet luottavat niihin hallitun kiihtyvyyden ja toistettavan asennon aikaansaamiseksi.

Vedenkäsittelypuhaltimet, uppopumput ja vakiopaineiset syöttöjärjestelmät noudattavat samaa logiikkaa. Voit nähdä, kuinka nämä tehtävät on määritetty meidän sivuiltamme tuuletin- ja pumppusovellusratkaisut .

CT3000-sarjan taajuusmuuttajien toimittajat CT3000-sarjan taajuusmuuttaja 400V 560-800kW Näytä tuote →

CT3000-sarjan taajuusmuuttaja kattaa yleiskäyttöiset tehtävät näillä toimialoilla, mikä tekee siitä järkevän lähtökohdan, kun projektissa yhdistetään useita konetyyppejä saman varaosastrategian alle.

Energiatehokkuus, luotettavuus ja virranlaatu

Affiniteettilainsäädäntö selittää suurimman osan säästötarinasta: keskipakokuormituksessa virtaus vaihtelee nopeuden mukaan, kun taas akselin teho vaihtelee nopeuden kuution mukaan. Kahdenkymmenen prosentin nopeuden alennus vähentää siten tehoa noin puoleen. Tästä syystä puhaltimien ja pumppujen jälkiasennusprojektit maksavat taajuusmuuttajan yleensä takaisin yhdestä kolmeen vuodessa.

Luotettavuus syntyy suojauksesta ja hyvästä asennuksesta. Nykyaikaiset taajuusmuuttajat valvovat lähtövirtaa, tasavirtaväylän jännitettä, jäähdytyselementin lämpötilaa ja maavuotoa, ja ne rajoittavat vääntömomenttia laukaisun sijaan aina, kun prosessi sen sallii. Yliaallot ja EMC vaativat edelleen huomiota: DC- tai AC-kuristimet vähentävät virran vääristymiä, suojattu moottorikaapeli ja oikea maadoitusohjattu yhteismoodin melu, ja kaapelin pituusrajoitukset suojaavat moottorin eristystä nopeilta kytkentäreunoilta.

Käyttöönotto, dokumentaatio ja tuki

Hyvä käyttöönotto on enimmäkseen valmistelua. Syötä ensin moottorin tyyppikilven tiedot, suorita automaattinen viritys ja aseta sitten kiihdytys- ja hidastusrampit todellisen inertian ympärille, ennen kuin taajuusmuuttaja näkee kuorman. Kiinnitä moottorikaapelin suojus molemmista päistä, pidä ohjausjohdot erillään virtajohdoista ja tallenna lopullinen parametrisarja, jotta vaihtoyksikkö voidaan ladata nopeasti.

Huolto on yksinkertaista, kun se on ajoitettu: puhdista jäähdytyselementti ja jäähdytystuuletin, tarkista tasavirtaväylän kondensaattorit pitkän huollon jälkeen, tarkista liittimen vääntömomentti vuosittain ja käytä lämpökuvausta löytääksesi löystyneet liitännät ajoissa. Meidän käyttöoppaat ja lataukset sisältää parametriluettelot, kytkentäkaaviot ja laiteohjelmistoasiakirjat, joita tarvitaan molempiin tehtäviin.

Usein kysytyt kysymykset

Pystyykö pienjännitetaajuusmuuttaja pitämään moottorin nollanopeudella?

Kyllä, se voi pitää akselin paikallaan samalla kun se tuottaa vääntömomenttia, mutta moottorin on oltava mitoitettu jatkuvaan käyttöön alhaisella nopeudella. Tavalliset itsejäähdyttävät moottorit menettävät jäähdytysilmavirtauksensa nopeuden laskiessa, joten suunnittele erikseen tuuletettu moottori, jos pitoaika on pitkä.

Kuinka kauas moottorikaapeli voi kulkea taajuusmuuttajasta?

Nyrkkisääntönä noin 30-50 m suojaamaton tai 20-30 m suojattu. Pidemmät ajot tarvitsevat dV/dt-suodattimen tai lähtöreaktorin suojaamaan moottorin käämitystä jyrkiltä kytkentäreunoilta.

Tarvitsenko aina jarruvastuksen?

Ei. Se on tarpeen vain silloin, kun kuorma regeneroi energiaa nopeammin kuin käyttölaite pystyy absorboimaan sitä, esimerkiksi pysäytettäessä nopeasti suuren inertian tuuletinta tai laskettaessa nostin alas. Hitaat rampit ja matalahitaiset kuormat eivät usein vaadi mitään ylimääräistä.

Pienjännitetaajuusmuuttajat palkitsevat huolellisen sovituksen enemmän kuin mikään yksittäinen erittely. Säädä vääntömomenttiprofiili, ylikuormitusvaatimus ja ympäristö oikein, ja taajuusmuuttajasta tulee huoltovapaa osa konetta toistuvan ongelman sijaan.

Jos haluat toisen lausunnon sovelluksesta pumpun käyrästä jälkiasennukseen, insinöörimme auttavat mielellään mitoittamaan, asettamaan sen ja pitämään sen käynnissä vuosia.