Vysvětlení střídavých pohonů: Jak fungují VFD, výhody, výběr a aplikace

Pokud upgradujete ovládací panel motoru, střídavý pohon určí, kolik energie váš motor spotřebuje a jak přesně jej můžete ovládat. V mnoha dodatečných úpravách zátěže ventilátorů a čerpadel sníží instalace jednoho z nich spotřebu energie o 20–40 %. Ale měnič poskytuje tyto úspory pouze tehdy, pokud odpovídá motoru, zátěži a prostředí instalace. Tato příručka vysvětluje, co to jsou střídavé měniče, jak je vybrat a podrobnosti o instalaci, které lze snadno přehlédnout.

Co je to AC pohon

Střídavý pohon je elektronické zařízení, které řídí rychlost a točivý moment motoru na střídavý proud změnou frekvence a napětí, které je do něj přiváděno. Říká se mu také frekvenční měnič nebo VFD a v některých odvětvích je jednoduše známý jako měnič.

Pohon přijímá pevné střídavé napájení ze sítě nebo distribučního systému závodu a převádí jej na řízený výstup. Hlavní komponenty uvnitř jsou usměrňovač, stejnosměrná sběrnice, invertorový stupeň a řídicí deska. Obslužné rozhraní umožňuje nastavit parametry rychlosti, zrychlení a ochrany.

Jak fungují AC pohony

Otáčky indukčního motoru jsou úměrné frekvenci napájecího napětí. Synchronní rychlost se vypočítá jako 120násobek frekvence dělený počtem pólů. Když měnič sníží výstupní frekvenci, motor se zpomalí.

Napětí a frekvence se musí měnit společně. Udržování konstantního poměru napětí k frekvenci udržuje magnetický tok v motoru. Při nízkých rychlostech pohon přidá zvýšení napětí, aby vytvořil dostatečný rozběhový moment.

Dvě hlavní ovládací platformy

U/f řízení je metoda s otevřenou smyčkou. Nastavuje napětí a frekvenci podle předem stanovené křivky a je jednoduchý, robustní a vhodný pro většinu aplikací ventilátorů, čerpadel a kompresorů. Vektorové řízení používá algoritmus uzavřené smyčky, často s kodérem, k regulaci točivého momentu a rychlosti s mnohem vyšší přesností. Používá se u jeřábů, výtahů, extruderů a obráběcích strojů, kde se zatížení rychle mění.

Proč používat AC pohony

Nejsilnějším důvodem pro použití an AC pohon je úspora energie při zatížení s proměnnou rychlostí. Odstředivé ventilátory a čerpadla se řídí zákony afinity: výkon se mění s krychlí rychlosti. Snížení rychlosti ze 100 procent na 80 procent změní příkon na zhruba 51 procent původní hodnoty. Ventilátor o výkonu 90 kW běžící při 70 procentech otáček odebírá asi jednu třetinu energie, kterou by potřeboval při plné rychlosti, a ve srovnání s regulací klapek jsou úspory obvykle v rozmezí 40-60 procent.

Kromě úspor pohon také zlepšuje konzistenci procesu. Mixéry, extrudéry a textilní stroje spoléhají na stabilní rychlost, aby byla kvalita produktu opakovatelná. Při vytlačování malá změna rychlosti vytváří rozdíl v tloušťce čáry, který končí jako odpadní materiál. Funkce řízené akcelerace snižuje mechanické namáhání řemenů, převodovek a spojek, což snižuje náklady na údržbu a prodlužuje životnost zařízení.

Přímé spouštění odebírá šesti až osminásobek jmenovitého proudu motoru. Měnič omezuje zapínací proud na 1,5 až 2násobek jmenovitého proudu, čímž snižuje pokles napětí na výrobním vedení a mechanické rázy na ozubená kola, řemeny a hřídele.

Typy a aplikace

Střídavé měniče jsou obvykle seskupeny podle výstupního napětí. Nízkonapěťové pohony pokrývají 200-690 V a používají se pro motory od několika set wattů do cca 500 kW. Vysokonapěťové pohony pokrývají 2,3-11 kV a slouží pro motory s vysokým výkonem v rozsahu megawattů.

Mezi běžné průmyslové aplikace patří:

• Odstředivá čerpadla a ventilátory v systémech úpravy vody, HVAC a kotlů
• Vzduchové kompresory v závodech s velkými tlakovými změnami
• Míchačky, odstředivky a míchadla v chemickém a potravinářském zpracování
• Výtahy, portálové jeřáby a kladkostroje, které vyžadují plynulé změny rychlosti
• CNC obráběcí stroje, vertikální soustruhy a rotační řezací stroje
• Extrudéry a rafinéry v gumárenském a plastikářském průmyslu

Raynen Technology také publikuje aplikační řešení pro konkrétní strojní zařízení, jako jsou modernizace vzduchových kompresorů pro úsporu energie, systémy ventilátorů kotlů, provzdušňovací dmychadla pro čištění odpadních vod, přívod vody s konstantním tlakem a šnekové extrudéry. Stejnou platformu pohonu lze nakonfigurovat tak, aby odpovídala těmto mechanickým konstrukcím.

Jak vybrat AC měnič

Začněte od typového štítku motoru, ne z katalogu. Jmenovitý výkon měniče by měl být založen spíše na proudu motoru než na výkonu motoru. Pro zatížení s proměnným momentem, jako jsou ventilátory a čerpadla, může mít pohon často stejnou velikost jako motor. Pro konstantní momentové zatížení ponechte rezervu o jednu nebo dvě velikosti měniče nad jmenovitým výkonem motoru.

Charakteristika zátěžového momentu je první věcí, kterou je třeba identifikovat. Variabilní zatížení točivého momentu má točivý moment, který roste s druhou mocninou rychlosti. Zatížení s konstantním točivým momentem poskytuje stejný točivý moment v celém rozsahu otáček a zatížení s konstantním výkonem snižuje točivý moment s rostoucí rychlostí.

Mezi další faktory patří okolní teplota, nadmořská výška a typ krytu. Většina jízd je snížena nad 40 stupňů Celsia a nad 1000 m nadmořské výšky. Pokud je kabel motoru delší než 50 m, požádejte o výstupní tlumivku, která chrání vinutí motoru před odraženými napěťovými špičkami.

Pokud je třeba monitorovat měnič z PLC nebo SCADA, zkontrolujte, jaké komunikační rozhraní je k dispozici. Prašné, vlhké nebo chemicky agresivní prostředí vyžaduje vyšší stupeň ochrany proti vniknutí nebo správný kryt.

Pokyny k instalaci a nákupu

Harmonické zkreslení je běžný problém, když několik měničů napájí ze stejného transformátoru. Přidání síťové tlumivky nebo stejnosměrné tlumivky snižuje zkreslení proudu a je obvykle levným způsobem, jak splnit místní limity kvality energie.

Brzdění: pokud náklad může opravit motor, například jeřáb spouštějící náklad nebo dopravník, který se zastaví s těžkým břemenem, potřebujete buď dynamický brzdný odpor, nebo regenerační jednotku.

Nikdy nezapomeňte na dokumentaci a poprodejní podporu. Vyžádejte si uživatelskou příručku, elektrické výkresy a instalační software v jazyce, který používají vaši technici. Raynen Technology zveřejňuje tyto materiály ve svém centrum stahování . Pokud dodavatel pohonu neposkytne tyto položky předem, riskujete delší dobu uvedení do provozu a vyšší náklady na opravy později. Pro konkrétní motor a zátěž je technickou podporu stránka je tím správným místem pro potvrzení velikosti a kompatibility disku před objednávkou.

Pohony Raynen pro průmyslové střídavé aplikace

Raynen Technology, značka průmyslové automatizace za raynendrive.com, navrhuje a vyrábí střídavé pohony spolu se softstartéry, servosystémy, PLC a rozhraními člověk-stroj. Společnost byla založena v roce 2007 a je kotována na Shanghai Stock Exchange. Produktové portfolio je určeno k pokrytí vrstev řízení, pohonu a provedení kompletního stroje.

Pro standardní nízkonapěťové ventilátory, čerpadla a textilní aplikace poskytuje pohon RVE21 Smart kompaktní, snadno použitelné řešení s přímým nastavením parametrů. Když proces vyžaduje přesné řízení rychlosti a točivého momentu, vektorový pohon RVE32 nabízí výkon v uzavřené smyčce pro jeřáby, výtahy, míchačky a obráběcí stroje. Pro vysoce výkonné motory ve vodárenství a petrochemii zvládá řada RVE1000 napájení středního napětí až do 11 kV.

Katalog společnosti také zahrnuje nízkonapěťové a středněnapěťové softstartéry, PLC, HMI, servomotory a servopohony. Tato šíře je důležitá ze dvou důvodů. Za prvé, můžete získat konzistentní technickou podporu od jednoho dodavatele. Za druhé, měnič lze integrovat s kompletním řídicím systémem, který zahrnuje PLC a HMI, což urychluje uvedení do provozu.

Inteligentní nízkonapěťový střídavý pohon RVE21 pro motory 55-200 kW Řada RVE21 nabízí široký rozsah napětí a až 200% přetížitelnost s odnímatelným stíněním pro instalaci vedle sebe. Jeho nezávislá konstrukce dýchacích cest zajišťuje spolehlivé chlazení, což z něj činí nákladově efektivní volbu pro integraci se systémy PLC a HMI. Zobrazit produkt →

Střídavý měnič RVE32 Vector pro vysoce výkonné aplikace až do 800 kW Řada RVE32 nabízí bezsenzorové vektorové řízení a automatické přizpůsobení parametrů smyčky, které nevyžaduje žádné ladění. Je k dispozici v plastových nebo železných pouzdrech se standardem Modbus a vyhovuje požadavkům na vysoký výkon od 250 do 800 kW s dvouřádkovým displejem. Zobrazit produkt →

Vysokonapěťový střídavý měnič RVE1000 pro přímé řízení vysokonapěťového motoru Řada RVE1000 využívá vícestupňové kaskádování H-můstku pro superpozici napětí a řízení ARM/DSP, umožňující přímý pohon vysokonapěťových motorů bez filtrů. Navrženo pro řízení pásových dopravníků master-slave, slouží chemickému, zdvihacímu, vzduchovému kompresoru a ocelářskému průmyslu. Zobrazit produkt →

Správný střídavý pohon šetří energii, zlepšuje stabilitu procesu a chrání motor a následné zařízení. Vyberte jej z typového štítku motoru, potvrďte typ zátěže a zkontrolujte požadavky na prostředí a komunikaci. Pokud máte konkrétní aplikaci, použijte tým technické podpory společnosti Raynen k potvrzení velikosti a kompletní sady dokumentace před zadáním objednávky.