Zvýšení průmyslové efektivity pomocí nízkonapěťového měniče frekvence

The Nízkonapěťový měnič kmitočtu (VFD), často jednoduše nazývaný VFD nebo pohon s nastavitelnou rychlostí (ASD), je kritickou součástí v moderních průmyslových a komerčních provozech. Jeho primární funkcí je ovládat rychlost a točivý moment třífázového střídavého indukčního motoru změnou frekvence a napětí elektrické energie dodávané do motoru. Provozem v rozsahu nízkého napětí, obvykle níže 690 voltů (V) Tato zařízení jsou široce používána prakticky ve všech sektorech, které využívají elektromotory, od výroby a HVAC až po úpravu vody a manipulaci s materiálem.

Základní funkce a provoz

Provoz a Nízkonapěťový měnič kmitočtu zahrnuje tři hlavní fáze:

1. Usměrňovač: Přicházející střídavý proud (střídavý proud) ze sítě se nejprve převede na stejnosměrný proud (stejnosměrný proud). Tento stupeň obvykle používá diody nebo křemíkové usměrňovače (SCR).

2. DC sběrnice: Přeměněný stejnosměrný výkon se pak ukládá do kondenzátorové banky, která funguje jako filtr pro vyhlazení napájení a poskytuje stabilní stejnosměrné napětí.

3. Invertor: Toto je nejdůležitější fáze. Stejnosměrné napájení se přepíná zpět na simulované střídavé napájení pomocí sofistikovaných výkonových elektronických spínačů, jako jsou bipolární tranzistory s izolovanou bránou (IGBT). Rychlým zapínáním a vypínáním těchto tranzistorů pomocí techniky tzv Pulzní šířková modulace (PWM) , může VFD vytvořit proměnný frekvenční a napěťový výstup, který přesně řídí rychlost motoru.

Klíčové výhody v aplikaci

Přijetí a Nízkonapěťový měnič kmitočtu nabízí řadu významných výhod oproti tradičním metodám řízení motoru:

• Úspora energie: To je často ta nejpřesvědčivější výhoda. U aplikací, jako jsou čerpadla a ventilátory, je požadovaný výkon úměrný třetí mocnině snížení rychlosti (zákony afinity). I mírným snížením otáček motoru dramaticky klesne spotřeba energie. To vede k podstatným úsporám nákladů a snížení uhlíkové stopy.

• Zlepšení řízení procesů: VFD umožňují přesné, plynulé řízení rychlosti, což umožňuje lepší regulaci průtoku, tlaku, teploty nebo jakékoli jiné proměnné, kterou motor řídí. Výsledkem je vyšší kvalita produktu a lepší stabilita procesu.

• Snížené mechanické namáhání: A Nízkonapěťový měnič kmitočtu poskytuje možnost pozvolného rozběhu a postupně zvyšuje rychlost motoru. To eliminuje drsné mechanické a elektrické rázy spojené se startováním "přes čáru" a prodlužuje životnost motoru, převodů, řemenů a poháněného zařízení.

• Dolní špičková poptávka: Odstraněním vysokého zapínacího proudu během spouštění pomáhají VFD zařízením řídit jejich celkovou spotřebu elektrické energie, což může vést k nižším poplatkům za elektřinu na základě špičkového využití.

Úvahy o designu a výběru

Při specifikaci a Nízkonapěťový měnič kmitočtu technici zvažují několik faktorů pro zajištění optimálního výkonu a kompatibility systému:

• Výkon motoru (HP) a napětí: VFD musí být dimenzován tak, aby odpovídal jmenovitému napětí a proudu motoru.

• Hodnocení krytí: Kryt VFD musí být vhodný pro provozní prostředí (např. NEMA 1 pro vnitřní/čisté prostory, NEMA 4X pro omývané/korozivní prostory).

• Způsob ovládání: Moderní VFD využívají různé řídicí algoritmy, jako např Volty na Hertz (V/Hz) , Bezsenzorové vektorové řízení (SVC) nebo Vektorové řízení toku , přičemž posledně jmenované dva nabízejí lepší kontrolu točivého momentu, zejména při nízkých rychlostech.

• Harmonické zmírnění: Proces přepínání uvnitř VFD může vytvářet elektrické harmonické, které mohou narušit kvalitu elektrické sítě. Výběr měniče s vestavěnými nebo externími filtry harmonických složek je často nezbytný pro dodržení standardů kvality napájení.

Na závěr, Nízkonapěťový měnič kmitočtu je nepostradatelnou součástí průmyslové technologie, která slouží jako základní kámen pro energeticky účinný provoz a přesné, dynamické řízení procesů v celém spektru motorizovaných aplikací.