Het is belangrijk om de werking van VFD's of Variable Frequency Drives (VFD's) te kennen, aangezien ze op grote schaal worden gebruikt in door AC-motor aangedreven toepassingen, zoals frequentieregelaar voor motorbesturing , vanwege hun grote verscheidenheidseigenschappen.
Variabele frequentie-aandrijvingen
Vergeleken met conventionele motoraandrijvingen heeft VFD meer functionaliteit en bedieningsmogelijkheden. Naast instelbare snelheidsregeling bieden frequentieregelaars beveiligingen zoals fase-, onder- en overspanningsbeveiliging. Met software en interface-opties van de VFD's kan de gebruiker de motoren op het gewenste niveau bedienen.
Wat is variabele frequentieaandrijving (VFD)
Het AC-motortoerental wordt op twee manieren geregeld: door de spanning of frequentie te regelen. Frequentieregeling geeft betere controle vanwege constante fluxdichtheid dan spanningsregeling. Dit is waar de werking van VFD's om de hoek komt kijken. Het is een apparaat voor vermogensconversie dat de vaste spanning, de vaste frequentie van het ingangsvermogen omzet in de variabele spanning, de uitgang met variabele frequentie om AC-inductiemotoren aan te sturen.
Het bestaat uit vermogenselektronische apparaten (zoals IGBT, MOSFET), snelle centrale besturingseenheid (zoals een microprocessor, DSP) en optionele detectie-apparaten, afhankelijk van de gebruikte toepassing.
De meeste industriële toepassingen vereisen variabele snelheden bij piekbelasting en constante snelheden bij normale bedrijfsomstandigheden. De closed-loop-werking van VFD's houdt de snelheid van de motor op een constant niveau, zelfs in het geval van invoer- en belastingsstoringen.
Werking van VFD's
De twee belangrijkste kenmerken van een frequentieregelaar zijn instelbare snelheden en zachte start / stop-mogelijkheden. Deze twee kenmerken maken van VFD een krachtige controller om de AC-motoren te besturen. VFD bestaat voornamelijk uit vier secties: gelijkrichter, tussenliggende DC-link, omvormer en besturingscircuit.
Werking van VFD's
Gelijkrichter:
Het is de eerste trap van een frequentieregelaar. Het zet wisselstroom van het lichtnet om in gelijkstroom. Deze sectie kan unidirectioneel of bidirectioneel zijn op basis van de gebruikte toepassing, zoals de vierkwadrantwerking van de motor. Het maakt gebruik van diodes, SCR's, transistors en andere elektronische schakelapparatuur.
Als het diodes gebruikt, is geconverteerde gelijkstroom een ongecontroleerde uitvoer tijdens het gebruik van SCR, wordt het gelijkstroomuitgangsvermogen gevarieerd door poortbesturing. Er zijn minimaal zes diodes nodig voor de driefasige conversie, dus de gelijkrichtereenheid wordt beschouwd als een zespulsomvormer.
DC-bus:
Gelijkstroom van de gelijkrichtersectie wordt naar de tussenkring gevoerd. Dit gedeelte bestaat uit condensatoren en inductoren om rimpelingen af te vlakken en de gelijkstroom op te slaan. De belangrijkste functie van de tussenkring is het ontvangen, opslaan en leveren van gelijkstroom.
Omvormer:
Dit gedeelte bestaat uit elektronische schakelaars zoals transistors, thyristors, IGBT, enz. Het ontvangt gelijkstroom van de DC-link en wordt omgezet in wisselstroom die aan de motor wordt geleverd. Het gebruikt modulatietechnieken Leuk vinden pulsbreedtemodulatie om de uitgangsfrequentie te variëren voor het regelen van de snelheid van de inductiemotor.
Besturingsschakeling:
Het bestaat uit een microprocessoreenheid en voert verschillende functies uit, zoals regelen, configureren van schijfinstellingen, foutcondities en interfacing communicatieprotocollen Het ontvangt een terugkoppelingssignaal van de motor als huidige snelheidsreferentie en regelt dienovereenkomstig de verhouding tussen spanning en frequentie om het motortoerental te regelen.
VFD implementatie applicatie
VFD implementatie applicatie
VFD kan ook worden geïmplementeerd door het microcontroller-circuit dat hieronder wordt weergegeven. Net als bij VFD bestaat het ook uit een gelijkrichtersectie, filtering en vervolgens een omvormersectie. Hier ontvangt de invertersectie de ontstekingspulsen van de geprogrammeerde microcontroller om variabele spanning en frequentie aan de belasting te geven. Dit project wordt een eenfase genoemd naar driefasige omzetter met SVPWM om de wisselspanning en -frequentie over de belasting te regelen
Toepassing van VFD
De toepassing van VFD is ac-motor snelheidsregeling door cyclo-omvormers
Stroom van het lichtnet wordt naar het gelijkrichtingscircuit gevoerd dat vaste wisselstroom omzet naar vaste gelijkstroom. Drie-poot-converters bestaan uit twee parallel geschakelde diodes voor elke fase, zodat een van de diodes geleidt wanneer de betreffende fase relatief meer positief of negatief is.
Toepassing van VFD
Gepulseerde gelijkspanning gegenereerd door de gelijkrichter wordt toegepast op het tussenkringcircuit. Deze tussenkring bevat smoorspoelen en condensatoren. Het filtert de gepulseerde gelijkstroom door de rimpelinhoud te verminderen en geeft gelijkstroom een constant niveau.
Om een variabele spanning en variabele frequentie aan de motor te leveren, moet gelijkstroom van de tussenkring door een omvormer worden omgezet in variabele wisselstroom. De omvormer bestaat uit IGBT's als schakelapparaten die worden aangestuurd door de PWM-techniek.
Net als bij het gelijkrichterschakeling, behoren omvormerschakelaars ook tot twee groepen als positief en negatief. Positieve kant IGBT is verantwoordelijk voor de positieve puls en negatieve kant IGBT voor een negatieve puls aan de uitgang van de omvormer. De verkregen output is dus een wisselstroom die op de motor wordt toegepast.
Door de schakelperiode te variëren, worden spanning en frequentie gelijktijdig in de omvormer geregeld. Moderne VFD maakt gebruik van de nieuwste besturingstechnieken, zoals scalaire, vector- en directe koppelregeling, om de omvormerschakelaars te besturen om het variabele vermogen te bereiken.
Uitgangsgolfvormen van VFD
De bovenstaande afbeelding laat zien hoe de spanning en frequentie worden gevarieerd door een frequentieregelaar. Een voorbeeld: AC 480V, 60Hz voeding wordt toegepast op de VFD, die de signaalspanning en frequentie varieert om de snelheid te regelen.
Naarmate de frequentie afneemt, neemt ook de snelheid van de motor af. In de bovenstaande afbeelding neemt het gemiddelde vermogen dat op de motor wordt toegepast af terwijl zowel spanning als frequentie afneemt, op voorwaarde dat de verhouding van deze twee parameters constant is.
Voordelen van VFD
VFD aangesloten op de motor
Frequentieregelaars bieden niet alleen instelbare snelheden voor nauwkeurige en nauwkeurige besturingstoepassingen, maar hebben ook meer voordelen op het gebied van procesbesturing en behoud van energie Enkele hiervan worden hieronder gegeven.
Energiebesparend
Meer dan 65% van het vermogen wordt verbruikt door elektromotoren in industrieën. Zowel de magnitude- als de frequentieregelingstechniek om de snelheid te variëren, verbruikt minder stroom wanneer de motor een variabele snelheid vereist. Er wordt dus een grote hoeveelheid energie bespaard door deze VFD's.
Besturing met gesloten lus
VFD maakt nauwkeurige positionering van de motorsnelheid mogelijk door continue vergelijking met de referentiesnelheid, zelfs bij veranderingen in de belastingscondities en ingangsstoringen zoals spanningsschommelingen.
• Beperkt de startstroom
De inductiemotor trekt stroom die 6 tot 8 keer de nominale stroom is bij het starten. Vergeleken met conventionele starters, geeft VFD's betere resultaten omdat het een lage frequentie levert op het moment van opstarten. Vanwege de lage frequentie trekt de motor minder stroom en deze stroom overschrijdt nooit zijn nominale waarde bij zowel starten als bedrijf.
• Soepele werking
Het biedt een soepele werking bij het starten en stoppen en vermindert ook de thermische en mechanische belasting van motoren en riemaandrijvingen.
Hoge arbeidsfactor
Het ingebouwde circuit voor arbeidsfactorcorrectie in de tussenkring van de VFD vermindert de behoefte aan extra apparaten voor arbeidsfactorcorrectie.
De arbeidsfactor voor de inductiemotor is erg laag voor bijzonder onbelaste toepassingen, terwijl deze bij volledige belasting 0,88 tot 0,9 is. Een lage arbeidsfactor resulteert in een slecht gebruik van vermogen vanwege hoge reactieve verliezen.
Makkelijke installatie
Voorgeprogrammeerde en in de fabriek bedrade VFD's bieden een gemakkelijke manier voor aansluiting en onderhoud.
Ik hoop dat u in ons artikel nauwkeurige en ruime kennis hebt gekregen over de werking van VFD's. Bedankt voor het besteden van uw kostbare tijd. We hebben een eenvoudige taak voor u: wat zijn de verschillende soorten VFD's? Geef uw antwoorden in het commentaargedeelte hieronder. Als u vragen heeft over dit onderwerp of de elektrische en elektronische projecten U kunt uw recensies en suggesties met betrekking tot dit artikel ook delen in het commentaargedeelte hieronder.
Fotocredits
Variabele frequentie-aandrijvingen door emainc
Basisonderdelen van VFD door machine ontwerp
Werking van VFD door cfnewsads
Uitgangsgolfvormen van VFD door vfds
VFD verbonden met motor door cfnewsads
