Što je vfd pogonski sklop: njegov rad, vrste i primjena

Na svijetu postoji puno tvornica i pogona koji koriste drugačiju vrstu motora velike snage. Zbog velike potrošnje energije, tvornice i postrojenja na kraju plaćaju veliku količinu računa za energiju. Da bi se prevladala velika potrošnja energije i povećala učinkovitost, VFD je uveden prije četiri desetljeća, ali sklop nije bio dovoljno jak.

VFD je kratki oblik pogona promjenjive frekvencije ili pogona podesive frekvencije. Frekvencija određuje broj okretaja motora i upravljanjem izmjeničnom frekvencijom broj okretaja motora može se kontrolirati. Na tržištu elektronike i električne opreme dostupni su različiti tipovi VFD-a, od aplikacija povezanih s malim motorima do asinhronih motora velike snage. Osim trofaznih VFD-a, dostupni su i jednofazni VFD-ovi.

VFD krug i njegovo djelovanje

VFD krug sastoji se od tri dijela.

1. Dio ispravljača

2. Odjeljak filtra

3. Preklopni ili pretvarački odjeljak.

Na slici ispod prikazana su tri odjeljka unutar blok dijagrama. Ovo je osnovni blok dijagram trofaznog VFD-a.

Ispravljački odjeljak VFD kruga

ispravljački odjeljak koristi 6 dioda. Diode D1, D2 i D3 povezane su s pozitivnom šinom, a diode D4, D5 i D6 s negativnom šinom. Tih 6 dioda djeluju kao diodni most koji pretvara trofazni izmjenični signal u jednu istosmjernu tračnicu. Trofazni R, B i Y povezani su preko diode. Ovisno o polaritetu sinusoidnog vala, diode dobivaju pristranost prema naprijed ili unatrag, čime se dobiva pozitivan ili negativan impuls u pozitivnoj i negativnoj tračnici.

Da biste saznali više o tome kako ispravljač radi, samo slijedite vezu.

Odjeljak za filtriranje VFD kruga

Kao što znamo, standardne ispravljačke diode pretvaraju samo izmjenični signal u istosmjerni, ali izlazni istosmjerni signal nije dovoljno gladak jer su s njim povezane i valovite izmjenične struje. Da bi se ispravio mreškasti napon i da bi se dobio glatki istosmjerni izlaz, potreban je nekakav filtar za odbijanje mreškanja. Standardna komponenta filtra je uporaba različitih vrsta velikih kondenzatora i prigušnica. U odjeljku filtra, uglavnom kondenzator filtrira mreškanje AC i daje glatki istosmjerni izlaz.

U nekim se slučajevima koriste i druge vrste filtara za smanjenje ulaznih izmjeničnih buka i harmonika.

Preklopni ili pretvarački dio VFD kruga

Preklopni ili pretvarački dio pretvara istosmjerni u izmjenični. U ovom se odjeljku koriste različite vrste elektroničkih prekidača, od tranzistora velike snage, IGBT ili MOSFET-ova. Prekidači se brzo uključuju ili isključuju, a teret prima pulsirajući napon vrlo sličan izmjeničnom. Izlazna frekvencija proporcionalna je brzini prebacivanja. Visoka brzina komutacije daje visokofrekventni izlaz, dok niska brzina komutacije daje niskofrekventni izlaz.

Različite vrste VFD-a

Ovisno o tome kako VFD pretvara izmjeničnu snagu u istosmjernu i vrši ispravljanje, na tržištu su dostupne i druge vrste VFD-a.

Glavne tri vrste VFD-a su VSI , CSI i PWM .

VFD-ovi tipa VSI

VSI je kratica za pretvarač napona. Ovo je najčešći tip pokretača promjenjive frekvencije. U ovoj vrsti VFD-a koristi se jednostavni diodni most za pretvaranje izmjeničnog signala u istosmjerni, a kondenzator za pohranu energije. Preklopni krug pretvarača koristi pohranjenu energiju u kondenzatoru i daje izlaz.

Prednost

1.Ima dobar raspon brzine.

2.Multiple objekt za upravljanje motorom. Višestruki motori mogu se povezati s jednim VSI tipom VSD.

3.Jednostavan dizajn.

4. Isplativo je s proizvodne i instalacijske strane.

Mane

1.Due da cogging učinak, motor opterećenja lice jerking vrijeme pokretanja i zaustavljanja situaciji.

2. Izlaz pruža različite vrste harmonika i zvukova.

3. Ako se kontrolira brzina motora ili smanji brzina, ukupni faktor snage u velikoj se mjeri otežava što rezultira slabim faktorom snage.

VFD-ovi tipa CSI

CSI je kratica za pretvarač struje. VFD-ovi tipa VSI dizajnirani su na takav način da mogu pružiti glatki izlaz napona ovisno o promjenjivom frekvencijskom rasponu, ali u VFD-ovima tipa CSI konstrukcija ovisi o struji umjesto o naponu. Također, u slučaju CSI, umjesto diodnog ispravljača mosta, koristi se SCR pretvarač mosta. Izlazna energija filtrira se pomoću serijskih prigušnica kao alternative kondenzatorima za glatki izlaz struje. VFD tipa CSI djeluju isto kao generator stalne struje. Umjesto kvadratnog vala napona, VFD tipa CSI sposobni su pružiti kvadratni val struje.

Prednost

1. Pouzdani VFD-ovi tipa VSI.

2. Podržati indukcijske motore većih konjskih snaga kod kojih VSI nije prikladan izbor.

3.Jednostavan dizajn.

4.Dobre mogućnosti regeneracije.

Mane

1. Ukupni faktor snage je loš, posebno pri niskim okretajima.

2. Učinak začepljenja postoji i mogao bi vibrirati osovinu motora tijekom rada.

3.Nije prikladan za rad s više motora u odnosu na VSI.

VFD-ovi tipa PWM

Ovo je poboljšana i izmijenjena verzija VFD-ova tipa VSI. PWM označava modulaciju širine impulsa. Korištenjem PWM tehnike VFD-ovi su sposobni pružiti stabilan izlaz napona koji se održava s omjerom frekvencije. Konstrukcija koristi diodni most za ispravljanje izmjeničnog signala u istosmjerni signal. Preklopni krug kontrolira radni ciklus u promjenjivom frekvencijskom području. Dodatni regulator koristi se za regulaciju PWM izlaza kako bi se osigurao stabilan i pravilan napon i struja opterećenja.

Prednost

1. Nema učinka začepljenja ili trzanja.

2. Široka brzina i raspon upravljanja.

3.Sastavljaju različite vrste zaštitnih krugova.

4.Konstantni faktor snage.

5.Inducirati vrlo visoku učinkovitost.

6.Učinkovita energija.

Mane

1.kompleks za dizajn.

2.Kompleks u pogledu provedbe.

3.Potreban je dodatni hardver.

4. Stvaranje zvučne buke u krugu vozača.

5.Skupo rješenje.

Kako odabrati VFD za moju prijavu?

Da biste odabrali odgovarajuće VFD-ove za određenu aplikaciju, potrebno je dobro razumijevanje opterećenja. Različite vrste motora proizvode različite vrste okretnog momenta. U nekim je primjenama potreban konstantni zakretni moment, dok u drugim primjenama zakretni moment treba kontrolirati. Također je opterećenje na motoru odlučujući faktor specifikacije motora, uglavnom snage.

Da bismo odabrali odgovarajući VFD za odgovarajuću primjenu, moramo procijeniti ili razmotriti sljedeće stvari.

1. Konjska snaga motora

2. Trošak

3. Radno okruženje VFD-a i motora

4. Jednofazna ili trofazna

5. Pojedinačni VFD s jednim motorom ili pojedinačni VFD s više motora

6. Zahtjevi za dodatnim kontrolnim značajkama

Prednosti VFD-a

Mnogo je razloga zašto je VFD popularan izbor potrošača gdje su drugi kontroleri lako dostupni. Najvažniji razlog popularnosti VFD-a su mogućnosti niske potrošnje energije i početni troškovi postavljanja. VFD nude visoku učinkovitost u pogledu potrošnje energije, osim bilo kojih upravljačkih uređaja u istom segmentu. Zbog toga, u slučaju velikih tvornica i postrojenja u kojima su potrebni veći motori s konjskom snagom, VFD nudi nisku potrošnju energije, čime smanjuje iznos računa za energiju i pruža mogućnosti uštede troškova.

VFD ograničava udarnu struju tijekom stanja pokretanja i zaustavljanja motora, što također smanjuje udarno opterećenje u dovodnom vodu, kao i osigurava sigurnosnu maržu za skupe motore.

Osim gore navedenih prednosti, VFD može smanjiti troškove održavanja sustava. Nisu potrebne dodatne skupe električne veze i postupci upravljanja. Postoje mogućnosti povezivanja više motora kojima se može upravljati pomoću jednog VFD-a što dodatno smanjuje dodatne troškove postavljanja sustava.

Mane VFD-a

Međutim, unatoč gore navedenim prednostima, nekoliko je nedostataka povezanih i s VFD sustavom. Primarni nedostatak VFD sustava je početno ulaganje u postavljanje. Za tvornicu ili pogon u kojem je potrebno kontrolirati više motora s velikom snagom pomoću VFD-a, potrebna su velika ulaganja.

Također, VFD uzrokuju zagrijavanje motora i trebaju posebne konstrukcije motora. Izgradnja zahtijeva posebne vrste izolacija motora, kao i motore koji trebaju biti specificirani za primjenu na pretvaraču.

Drugi glavni nedostatak VFD-a je taj što je glavni vod napajanja jako poremećen izobličenjem, usjekom harmonika. Zbog toga se i ostali uređaji povezani u isti dalekovod također ometaju tijekom radnog stanja.

Međutim, napredak moderne industrije poluvodiča znatno je poboljšao izgradnju modernih VFD sustava. Prije ere poluproizvoda, rotacijski strojevi su glavna komponenta koja se koristi za izradu VFD-a. U modernoj mikroprocesorskoj eri VFD-ovi su opremljeni svim vrstama zaštite kao što su podnapon, prenapon, zaštita od toplinskog preopterećenja itd. S odgovarajućim upravljačkim uređajima. Primjena motora u industriji odgovorna je za 25% svjetske potrošnje električne energije, koja se može učinkovito kontrolirati pomoću VFD-a.