Hva er vfd-stasjonskrets: dens drift, typer og applikasjoner

Det er mange fabrikker og planter i verden som bruker en annen type motorer med høy effekt. På grunn av det høye strømforbruket betaler fabrikkene og anleggene en høy mengde energiregninger. For å overvinne det høye strømforbruket og for å øke effektiviteten ble VFD introdusert for fire tiår siden, men kretsene var ikke sterke nok.

VFD er den korte formen for en variabel frekvensomformer eller frekvensomformer. Frekvensen bestemmer motorens turtall, og ved å kontrollere vekselstrømsfrekvensen kan motorens turtall styres. Ulike typer VFD-er er tilgjengelige i elektronikk- og elektromarkedet, alt fra små motorrelaterte applikasjoner til motorer med høy effektinduksjon. Annet enn trefasede VFD-er, er enfasede VFD-er også tilgjengelige.

VFD Circuit and Its Operation

En VFD-krets består av tre deler.

1. likeretterseksjonen

2. Filterseksjonen

3. Koblings- eller omformerseksjonen.

På bildet nedenfor vises de tre seksjonene i et blokkdiagram. Dette er et grunnleggende kretsblokkdiagram over en trefaset VFD.

Rectifier Seksjon av VFD Circuit

likeretterseksjonen bruker 6 dioder. Diodene D1, D2 og D3 er forbundet med den positive skinnen og dioden D4, D5 og D6 er forbundet med den negative skinnen. Disse 6 diodene fungerer som en diodebro som konverterer trefaset AC-signal til en enkelt DC-skinne. Trefaset R, B og Y er koblet over dioden. Avhengig av sinusformet bølgepolaritet blir diodene forspent eller reversert, og gir dermed en positiv puls eller en negativ puls i både positiv og negativ skinne.

For å lære mer om hvordan likeretter fungerer, følger du bare lenken.

Filterseksjon av VFD-krets

Som vi vet konverterer standard likeretterdioder bare AC-signalet til DC, men utgangssignalet er ikke jevnt nok fordi det er frekvensavhengige AC-krusninger er også forbundet med det. For å rette opp vekselstrømsryppelen og for å få en jevn likestrøm, er det krav om en slags rippelavvisningsfiltre. Standardkomponenten for filteret er å bruke forskjellige typer store kondensatorer og induktorer. I filterseksjonen, filtrerer hovedsakelig kondensatoren ut AC-ring og gir jevn DC-utgang.

I noen tilfeller brukes også andre typer filtre for å redusere inngangsstrømene og harmonene.

Bytte eller inverter-delen av VFD Circuit

Koblings- eller omformerseksjonen inverterer DC til AC. I denne delen brukes forskjellige typer elektroniske brytere, alt fra høyeffekttransistorer, IGBT eller MOSFET. Bryterne slås raskt på eller av, og belastningen får en pulserende spenning som er veldig lik AC. Utgangsfrekvensen er proporsjonal med byttehastigheten. Høy byttehastighet gir høyfrekvent utgang, mens lav byttehastighet gir lavfrekvent utgang.

Ulike typer VFD

Avhengig av hvordan VFD konverterer vekselstrøm til likestrøm og utbedrer det, er det andre typer VFD-er tilgjengelig i markedet.

De viktigste tre typene VFD er VSI , CSI og PWM .

VSF VFD-er

VSI står for Voltage-source inverter. Dette er den vanligste typen driver med variabel frekvens. I denne typen VFD-er brukes en enkel diodebro til å konvertere AC-signalet til DC, og en kondensator brukes til å lagre energien. En omformerkoblingskrets bruker den lagrede energien i kondensatoren og gir utgang.

Fordel

1. den har et godt fartsområde.

2. flere motor kontrollanlegg. Flere motorer kan kobles til VSF-typen VFD.

3. enkel design.

4.Det er kostnadseffektivt fra produksjons- og installasjonssiden.

Ulemper

1.Due til fortanning effekt, belastningen motor ansiktet krampetrekninger under start og stopp situasjon.

2. utgangen gir forskjellige typer harmoniske og lyder.

3.Hvis motorhastigheten kontrolleres eller hastigheten reduseres, blir den totale effektfaktoren i stor grad hindret, noe som resulterer i dårlig effektfaktor.

CSI-type VFD-er

CSI står for gjeldende kildeomformer. VSF-type VFD-er er utformet på en slik måte at den kan gi jevn spenningsutgang avhengig av variabelt frekvensområde, men i CSI-type VFD-er er konstruksjonen pålitelig med strøm i stedet for spenning. I tilfelle av CSI, i stedet for diode bro likeretter, brukes SCR bro omformer. Utgangsenergien filtreres ved hjelp av serieinduktorer som et alternativ til kondensatorer for jevn strømutgang. VFD-er av CSI-typen fungerer som de samme som generatorer med konstant strøm. I stedet for en firkantet spenningsbølge, er CSF-type VFD-er i stand til å gi firkantbølge av strøm.

Fordel

1. Pålitelig da VSF-type VFD.

2.Støtt induksjonsmotorer med høyere hestekrefter der VSI ikke er et passende valg.

3. enkel design.

4.God regenerering evner.

Ulemper

1.Den generelle effektfaktoren er dårlig, spesielt ved lavt turtall.

2.Cogging effekt eksisterer og kan vibrere motorakselen mens den går.

3.Det er ikke egnet for flermotordrift med hensyn til VSI.

PFM-VFD-er

Dette er en forbedret og modifisert versjon av VSI-type VFD. PWM står for pulsbreddemodulering. Ved bruk av PWM-teknikken er VFD-ene i stand til å gi stabil spenningsutgang opprettholdt med et frekvensforhold. Konstruksjonen bruker en diodebro for å rette på AC-signalet til et DC-signal. Bryterkretsen styrer driftssyklusen i et variabelt frekvensområde. En ekstra regulator brukes til å regulere PWM-utgangen for å gi stabil og riktig spenning og strøm til belastningen.

Fordel

1.Ingen tilstopping eller rykkeffekt.

2. bredt hastighets- og kontrollområde.

3. bestå forskjellige typer beskyttelseskretser.

4. konstant konstant faktor.

5. indusere veldig høy effektivitet.

6. energieffektiv.

Ulemper

1.Kompleks å designe.

2.Kompleks med hensyn til implementeringen.

3.Krever ekstra maskinvare.

4. hørbar støygenerering i førerkretsen.

5. kostbar løsning.

Hvordan velger jeg VFD for applikasjonen min?

For å velge de riktige VFD-ene for en bestemt applikasjon, kreves en god forståelse av belastningen. Ulike typer motorer produserer forskjellige dreiemomenter. I noen applikasjoner er konstant dreiemoment nødvendig, mens dreiemomentet i andre applikasjoner må kontrolleres. Også belastningen over motoren er avgjørende faktor for motorspesifikasjonen, hovedsakelig effektverdien.

For å velge riktig VFD for riktig applikasjon, må vi evaluere eller vurdere følgende ting.

1. Motorens hestekrefter

2. Kostnaden

3. Driftsmiljøet til VFD og motorer

4. Enfase eller trefase

5. Enkelt VFD med enkelt motor eller enkelt VFD med flere motorer

6. Ytterligere krav til kontrollfunksjoner

Fordeler med VFD

Det er mange grunner til at VFD er et populært valg for forbrukeren der andre kontrollere er lett tilgjengelige. Den viktigste grunnen til populariteten til VFD er de lave energiforbrukene og den første installasjonskostnaden. VFD tilbyr høy effektivitet når det gjelder energiforbruk annet enn noen kontrollenheter i samme segment. På grunn av dette, i tilfelle store fabrikker og anlegg der det kreves større hestekrefter, tilbyr VFD lavt strømforbruk, og dermed reduserer energiregningen og gir kostnadsbesparende muligheter.

VFD begrenser startstrømmen under motorens start- og stopptilstand, noe som også reduserer startbelastningen i tilførselsledningen, samt gir en sikkerhetsmargin for de kostbare motorene.

Annet enn fordelene ovenfor, kan VFD redusere systemets vedlikeholdskostnad. Ingen ekstra kostbare elektriske tilkoblings- og kontrolloperasjoner er nødvendig. Det er muligheter for å koble til flere motorer som kan styres ved hjelp av en enkelt VFD, noe som ytterligere reduserer ekstra systemoppsettkostnader.

Ulemper med VFD

Til tross for de ovennevnte fordelene er det imidlertid noen ulemper som er forbundet med VFD-systemet. Den primære ulempen med VFD-systemet er den første installasjonsinvesteringen. For en fabrikk eller et anlegg hvor flere motorer med høy hestekrefter må styres ved hjelp av VFD, krever det høye investeringer.

Også, VFD forårsaker motoroppvarming og trenger spesiell motorkonstruksjon. Konstruksjonen trenger spesielle typer motorisolasjoner, i tillegg til at motorene må spesifiseres for applikasjoner med omformerklassifisering.

En annen stor ulempe med VFD er at hovedkildekraftledningen er veldig forstyrret med forvrengning, harmoniske linjer. På grunn av dette blir de andre enhetene som er koblet til i samme kraftlinje også hemmet under driftstilstanden.

Fremgangen til den moderne halvlederindustrien har imidlertid forbedret konstruksjonen av moderne VFD-systemer. Før solid state-enheten er rotasjonsmaskiner hovedkomponenten som brukes til å lage VFD-er. I den moderne mikroprosessortiden er VFD utstyrt med alle slags beskyttelser som underspenning, overspenning, termisk overbelastningsbeskyttelse etc. med riktige kontrollfasiliteter. Motorapplikasjonen i bransjen er ansvarlig for 25% av verdens elektriske energiforbruk, som effektivt kan kontrolleres ved hjelp av VFD-er.