Este important să cunoașteți funcționarea VFD-urilor sau a variatoarelor de frecvență (VFD-uri), deoarece acestea sunt utilizate pe scară largă în aplicațiile cu motor de curent alternativ, cum ar fi variație de frecvență pentru controlul motorului , datorită caracteristicilor lor variate.
Unități cu frecvență variabilă
Comparativ cu acționările cu motor convenționale, VFD are funcționalități și capacități de operare mai mari. În plus față de controlul reglabil al vitezei, unitățile de frecvență variabilă oferă protecții precum protecția de fază, sub și supratensiune. Opțiunile software și de interfață ale VFD permit utilizatorului să controleze motoarele la nivelurile dorite.
Ce este unitatea cu frecvență variabilă (VFD)
Viteza motorului AC este controlată în două moduri - fie prin controlul tensiunii, fie al frecvenței. Controlul frecvenței oferă un control mai bun datorită densității fluxului constant decât controlul tensiunii. Acesta este locul în care funcționează VFD-urile. Este un dispozitiv de conversie a puterii care convertește tensiunea fixă, frecvența fixă a puterii de intrare la tensiunea variabilă, ieșirea cu frecvență variabilă pentru a controla motoarele cu inducție de curent alternativ.
Se compune din dispozitive electronice de putere (cum ar fi IGBT, MOSFET), unitate centrală de control de mare viteză (cum ar fi un microprocesor, DSP) și dispozitive de detectare opționale, în funcție de aplicația utilizată.
Majoritatea aplicațiilor industriale necesită viteze variabile în condiții de încărcare de vârf și viteze constante în condiții normale de funcționare. Funcționarea în buclă închisă a VFD-urilor menține viteza motorului la un nivel constant, chiar și în cazul unor perturbări de intrare și sarcină.
Funcționarea VFD-urilor
Cele două caracteristici principale ale variatorului de frecvență variabilă sunt viteze reglabile și capacități de pornire / oprire ușoare. Aceste două caracteristici fac din VFD un controler puternic pentru controlul motoarelor de curent alternativ. VFD constă în principal din patru secțiuni: redresor, legătură intermediară DC, invertor și circuit de control.
Funcționarea VFD-urilor
Redresor:
Este prima etapă a unei unități cu frecvență variabilă. Convertește curent alternativ alimentat de la rețea la curent continuu. Această secțiune poate fi unidirecțională sau bidirecțională pe baza aplicației utilizate, cum ar fi funcționarea cu patru cadrane a motorului. Utilizează diode, SCR-uri, tranzistoare și alte dispozitive electronice de comutare.
Dacă folosește diode, puterea DC convertită este o ieșire necontrolată în timp ce se utilizează SCR, puterea de ieșire DC este variată prin controlul porții. Pentru conversia trifazată sunt necesare cel puțin șase diode, deci unitatea redresoare este considerată un convertor cu șase impulsuri.
Autobuz DC:
Puterea continuă din secțiunea redresor este alimentată la legătura continuă. Această secțiune constă din condensatori și inductori pentru a netezi împotriva ondulațiilor și a stoca puterea de curent continuu. Funcția principală a legăturii DC este de a primi, stoca și furniza energie DC.
Invertor:
Această secțiune cuprinde comutatoare electronice, cum ar fi tranzistoare, tiristoare, IGBT, etc. Acesta primește curent continuu de la legătura continuă și se transformă în curent alternativ care este livrat motorului. Folosește tehnici de modulare ca modularea lățimii pulsului pentru a varia frecvența de ieșire pentru controlul vitezei motorului cu inducție.
Circuit de control:
Acesta constă dintr-o unitate de microprocesor și îndeplinește diverse funcții, cum ar fi controlul, configurarea setărilor unității, condițiile de defecțiune și interfațarea protocoalelor de comunicație . Acesta primește un semnal de feedback de la motor ca referință de viteză curentă și, prin urmare, reglează raportul dintre tensiune și frecvență pentru a controla viteza motorului.
Aplicație de implementare VFD
Aplicație de implementare VFD
VFD poate fi, de asemenea, implementat de circuitul microcontrolerului, care este dat mai jos. Similar cu VFD constă, de asemenea, din secțiune redresoare, filtrare și apoi secțiune invertor. Aici secțiunea invertor obține impulsurile de declanșare de la microcontrolerul programat pentru a da tensiune și frecvență variabile sarcinii. Acest proiect se numește monofazat convertor trifazat folosind SVPWM pentru a controla tensiunea și frecvența de curent alternativ pe sarcină
Aplicarea VFD
Aplicația VFD este controlul vitezei motorului alternativ prin convertoarele ciclo .
Puterea de la rețea este alimentată la circuitul redresor care convertește curent alternativ fix în curent continuu fix. Trei convertoare de picior constau din două diode conectate în paralel pentru fiecare fază, astfel încât una dintre diode să conducă atunci când faza respectivă este comparativ mai pozitivă sau negativă.
Aplicarea VFD
Tensiunea de impulsuri generate de redresor este aplicată circuitului de legătură continuă. Acest circuit intermediar cuprinde inductori și condensatori. Filtrează curentul continuu pulsat prin reducerea conținutului de ondulare și conferă puterii de curent continuu un nivel constant.
Pentru a furniza motorului o tensiune și o frecvență variabile, puterea de curent continuu de la legătura de curent continuu ar trebui convertită în variabil de curent alternativ prin invertor. Invertorul este format din IGBT-uri ca dispozitive de comutare care sunt controlate prin tehnica PWM.
Similar circuitului redresor, comutatoarele invertor aparțin, de asemenea, la două grupuri pozitive și negative. Partea pozitivă IGBT este responsabilă pentru impulsul pozitiv și partea negativă IGBT pentru un impuls negativ la ieșirea invertorului. Deci, ieșirea obținută este un curent alternativ care se aplică motorului.
Variația perioadei de comutare reglează simultan tensiunea și frecvența în invertor. VFD modern folosește cele mai recente tehnici de control, cum ar fi un control scalar, vectorial și de cuplu direct, pentru a controla comutatoarele invertorului în atingerea puterii variabile.
Formele de undă de ieșire ale VFD
Figura de mai sus arată cum tensiunea și frecvența sunt variate de o unitate de frecvență variabilă. De exemplu, alimentarea cu 480V, 60Hz se aplică la VFD, care variază tensiunea și frecvența semnalului pentru a controla viteza.
Pe măsură ce frecvența scade, viteza motorului scade, de asemenea. În figura de mai sus, puterea medie aplicată motorului scade în timp ce scade atât tensiunea, cât și frecvența, cu condiția ca raportul acestor doi parametri să fie constant.
Beneficiile VFD
VFD conectat la motor
Unitățile de frecvență variabilă oferă nu numai viteze reglabile pentru aplicații de control precise și precise, dar au și mai multe avantaje în ceea ce privește controlul procesului și conservarea Energiei . Unele dintre acestea sunt prezentate mai jos.
Economie de energie
Peste 65% din energie este consumată de motoarele electrice din industrie. Atât tehnica de control a mărimii cât și a frecvenței pentru a varia viteza consumă mai puțină energie atunci când motorul solicită viteză variabilă. Deci, o cantitate mare de energie este conservată de aceste VFD-uri.
Control cu buclă închisă
VFD permite poziționarea precisă a turației motorului prin compararea continuă cu viteza de referință chiar și la modificările condițiilor de încărcare și perturbări de intrare, cum ar fi fluctuațiile de tensiune.
• Limite de curent de pornire
Motorul cu inducție atrage curent care este de 6 până la 8 ori curentul nominal la pornire. Comparativ cu starterele convenționale, VFD-urile oferă rezultate mai bune, deoarece oferă o frecvență redusă la momentul pornirii. Datorită frecvenței reduse, motorul atrage mai puțin curent și acest curent nu depășește niciodată valoarea nominală la pornire și la funcționare.
• Operatiune delicata
Oferă operații ușoare la pornire și oprire și, de asemenea, reduce stresul termic și mecanic la motoare și transmisii cu curea.
Factor de putere ridicat
Circuitul integrat de corecție a factorului de putere din legătura continuă a VFD reduce necesitatea unor dispozitive suplimentare de corecție a factorului de putere.
Factorul de putere pentru motorul cu inducție este foarte scăzut pentru aplicații fără sarcină, în timp ce la încărcare maximă este de 0,88 până la 0,9. Factorul de putere scăzut are ca rezultat o utilizare slabă a energiei datorită pierderilor reactive mari.
Instalare usoara
VFD-urile preprogramate și cablate din fabrică oferă o modalitate ușoară de conectare și întreținere.
Sper că ți-au fost furnizate cunoștințe precise și ample despre funcționarea VFD-urilor în articolul nostru. Vă mulțumim că v-ați petrecut timpul prețios. Avem o sarcină simplă pentru dvs. - Care sunt diferitele tipuri de VFD-uri? Vă rugăm să dați răspunsurile dvs. în secțiunea de comentarii de mai jos. Dacă aveți întrebări cu privire la acest subiect sau electric și proiecte electronice De asemenea, puteți împărtăși recenziile și sugestiile dvs. referitoare la acest articol în secțiunea de comentarii de mai jos.
Credite foto
Unități de frecvență variabile de emainc
Părți de bază ale VFD de machinedesign
Lucrarea VFD de către cfnewsads
Formele de undă de ieșire ale VFD de vfds
VFD conectat la motor de cfnewsads
