Mitkä moottorin ominaisuudet tulee ottaa huomioon taajuusmuuttajaa valittaessa?

Oikean valinta AC-asema (tunnetaan myös nimellä Variable Frequency Drive tai VFD) on kriittinen askel minkä tahansa moottorikäyttöisen järjestelmän optimoinnissa. Taajuusmuuttajan suorituskyky on kiinteästi sidoksissa sen ohjaamaan moottoriin, joten moottorin ominaisuuksien syvä ymmärtäminen on ehdottoman välttämätöntä oikean pariliitoksen, tehokkuuden ja järjestelmän pitkäikäisyyden kannalta.

Tässä ovat tärkeimmät moottorin ominaisuudet, jotka on otettava tarkasti huomioon valittaessa AC-asema :

1. Moottorin tyyppi ja käyttöarvo

Moottorin perusluonne sanelee taajuusmuuttajan ohjausominaisuudet ja vaaditun suorituskyvyn:

• Moottoritekniikka (induktio vs. synkroninen):

  • Induktiomoottorit: Yleisin tyyppi. Vakioinduktiomoottorit voivat sopia yksinkertaisiin, kevyisiin sovelluksiin. Kuitenkin tarkkaa ohjausta tai alhaisen nopeuden käyttöä varten vakiovääntömomentilla, an invertterikäyttöinen moottori usein vaaditaan. Näissä moottoreissa on parannettu eristys ja jäähdytys, jotta ne kestävät AC-käytön (PWM-ohjaus) aiheuttamat suurtaajuiset kytkennät ja jännitepiikit.

  • Synkroniset/kestomagneettimoottorit: Nämä vaativat kehittyneempiä ohjausalgoritmeja (usein vektoriohjausta) taajuusmuuttajalta tarkan nopeuden ja vääntömomentin hallitsemiseksi ilman "luistoa". Taajuusmuuttajan on oltava nimenomaan tälle moottorityypille mitoitettu.

• Eristysluokitus: Moottorin eristysluokan (esim. NEMA/IEC) on kestettävä taajuusmuuttajan tuottamat jännitepiikit ja harmoninen sisältö. Ei-invertterimoottorin käyttö nykyaikaisella käytöllä voi johtaa moottorin ennenaikaiseen vikaan.

• Kotelo ja jäähdytys: Vakiopuhallinjäähdytteiset moottorit menettävät jäähdytystehonsa alhaisilla nopeuksilla. Jatkuvissa, hitaissa ja tasaisen vääntömomentin sovelluksissa käyttö/moottoriyhdistelmän on otettava tämä huomioon, mikä vaatii usein erillisen invertterikäyttöinen moottori itsenäisellä puhaltimella tai käyttölaitteella, joka rajoittaa hidasta toimintaa.

2. Sähköiset arvot ja yhteensopivuus

Perussähköisten eritelmien yhteensovittamisesta ei voida neuvotella turvallisuuden ja toiminnan kannalta:

• Jännitteen ja tehon nimellisarvot (HP/kW): Taajuusmuuttajan nimellisjännitteen ja tehon on vastattava tai ylitettävä moottorin tyyppikilven nimellisarvot. Taajuusmuuttajan lähtövirtakyky on tyypillisesti kriittisin tekijä, koska sen täytyy käsitellä moottorin virtaa täyden kuorman virta (FLA) .

• Täyskuormitus ampeerit (FLA): Taajuusmuuttajan jatkuvan virran nimellisarvon on oltava yhtä suuri tai suurempi kuin moottorin FLA, erityisesti käytettäessä moottorin perusnopeudella.

• Tulotaajuus (50 Hz tai 60 Hz): Vaikka taajuusmuuttajan tehtävänä on vaihdella lähtötaajuutta, sen tulo-osan on oltava yhteensopiva laitoksen virransyöttötaajuuden kanssa.

3. Vääntömomentti- ja nopeusvaatimukset

Moottorin suorituskykykäyrä sanelee, millaista ohjausta vaaditaan AC-asema :

• Vääntömomentti-nopeuskäyrä (kuormitustyyppi):

  • Muuttuva vääntömomentti: Kuormat, kuten keskipakopumput ja puhaltimet, vaativat vääntömomentin, joka kasvaa nopeuden neliössä. Vakiomoottorit ja yksinkertainen V/Hz-säätö AC-käytössä ovat usein sopivia, koska pienillä nopeuksilla tarvitaan vähemmän vääntöä.

  • Vakio vääntömomentti: Kuormat, kuten kuljettimet, syrjäytyspumput ja ekstruuderit, vaativat saman määrän vääntömomenttia koko nopeusalueellaan. Tämä edellyttää kestävämpää AC-taajuusmuuttajaa ja usein invertterikäyttöinen moottori ylikuumenemisen estämiseksi alhaisilla nopeuksilla.

• Nopeussäätöalue: Tarvittava alue (esim. 10:1, 100:1 tai jopa 1000:1) sanelee taajuusmuuttajan ohjaustekniikan. Yksinkertainen V/Hz-säätö tarjoaa rajoitetun alueen, kun taas anturiton vektoriohjaus (SVC) tai suljetun silmukan vektoriohjaus (vaatii moottorin kooderin) tarjoaa tarkan, laajan nopeuden ja vääntömomentin säädön.

• Käynnistysmomentti: Taajuusmuuttaja on mitoitettava antamaan tarvittava vääntömomentti kuorman kiihdyttämiseen pysähdyksistä. Tämä liittyy usein asemaan ylikuormituskapasiteetti -sen kyky tuottaa suurempaa kuin nimellisvirtaa lyhyitä aikoja (esim. 150 % 60 sekunnin ajan).

4. Palaute- ja valvontamenetelmät

Moottorin kokoonpano määrittää usein sopivimman ohjaustavan AC-asema :

• Moottorin palautelaite:

  • Ei palautetta (avoin silmukka V/Hz tai anturiton vektori): Käytetään useimpiin yksinkertaisiin sovelluksiin. AC-asemas luottaa sisäisiin moottorimalleihin ilman suoraa nopeuden tai asennon palautetta.

  • Enkooderi/resolver (suljetun silmukan vektori): Vaaditaan sovelluksiin, jotka vaativat erittäin tarkkaa nopeuden säätöä, vääntömomentin säätöä tai nollanopeuden pitokykyä (kuten nosturit tai hissit). Taajuusmuuttajassa on oltava asianmukaiset liittimet ja ohjelmisto tämän palautteen käsittelemiseksi.

• Moottorin navat: Napojen lukumäärä (2, 4, 6 jne.) määrää moottorin synkronisen nopeuden tietyllä taajuudella, jonka AC-asema on otettava huomioon sen ohjausalgoritmeissa.

Arvioimalla nämä moottorin ominaisuudet huolellisesti insinöörit voivat varmistaa valitun AC-asema tarjoaa sovelluksessa tarvittavan tehon, suojan ja tarkan ohjauksen, mikä maksimoi tehokkuuden ja minimoi seisokit.