חשוב להכיר את פעולתם של VFDs או כונני תדרים משתנים (VFDs), מכיוון שהם נמצאים בשימוש נרחב ביישומים המונעים על ידי מנוע AC, כמו כונן בתדרים משתנים לבקרת מנוע , בשל מאפייניהם הרחבים.
כונני תדרים משתנים
בהשוואה לכונני מנוע קונבנציונליים, ל- VFD יכולות פונקציונליות ותפעול רבות יותר. בנוסף לבקרת מהירות מתכווננת, כונני תדרים משתנים מציעים הגנות כמו הגנה מפני מתח, מתח ומתח יתר. תוכנות ואפשרויות ממשק של ה- VFD מאפשרות למשתמש לשלוט במנועים ברמות הרצויות.
מהו כונן תדרים משתנה (VFD)
מהירות מנוע AC נשלטת בשתי דרכים - על ידי בקרת המתח או התדר. בקרת תדרים נותנת שליטה טובה יותר עקב צפיפות שטף קבועה מאשר בקרת מתח. זה המקום שבו העבודה של VFDs מגיע לשחק. זהו מכשיר להמרת כוח הממיר את המתח הקבוע, התדר הקבוע של הספק הקלט למתח המשתנה, את תפוקת התדרים המשתנה לבקרת מנועי אינדוקציה AC.
הוא מורכב ממכשירים אלקטרוניים חשמליים (כמו IGBT, MOSFET), יחידת בקרה מרכזית במהירות גבוהה (כגון מעבד, DSP) ומכשירי חישה אופציונליים בהתאם ליישום בו משתמשים.
מרבית היישומים התעשייתיים דורשים מהירויות משתנות בתנאי עומס שיא ומהירויות קבועות בתנאי הפעלה רגילים. עבודה בלולאה סגורה של VFDs שומרת על מהירות המנוע ברמה קבועה, גם במקרה של הפרעות כניסה ועומס.
עבודה של VFDs
שני המאפיינים העיקריים של כונן בתדרים משתנים הם מהירויות מתכווננות ויכולות התחלה / עצירה רכות. שתי התכונות הללו הופכות את ה- VFD לבקר חזק לשליטה במנועי ה- AC. VFD מורכב מארבעה חלקים בעיקר, הם מיישר, קישור DC ביניים, מהפך ומעגל שליטה.
עבודה של VFDs
מיישר:
זהו השלב הראשון של כונן בתדרים משתנים. הוא ממיר כוח זרם זרם החשמל לחשמל. קטע זה יכול להיות חד כיווני או דו כיווני על סמך היישום המשמש כמו פעולת ארבע הרבעים של המנוע. הוא משתמש בדיודות, SCR, טרנזיסטורים והתקני מיתוג אלקטרוניים אחרים.
אם הוא משתמש בדיודות, הספק DC המומר הוא יציאה בלתי מבוקרת תוך שימוש ב- SCR, הספק המוצא DC משתנה על ידי בקרת שער. מינימום שש דיודות נדרשות להמרה תלת פאזית, כך שיחידת המיישר נחשבת לשש ממירי דופק.
אוטובוס DC:
כוח DC ממקטע המיישר מוזר לקישור DC. קטע זה מורכב מקבלים ומשרנים להחלקת כנגד אדוות ואחסון כוח DC. הפונקציה העיקרית של קישור DC היא לקבל, לאחסן ולהעביר כוח DC.
ממיר מתח:
קטע זה כולל מתגים אלקטרוניים כמו טרנזיסטורים, תיריסטורים, IGBT וכו '. הוא מקבל זרם זרם זרם מתח מהקישור DC וממיר לזרם זרם זרם שנמסר למנוע. זה משתמש טכניקות אפנון כמו אפנון רוחב הדופק כדי לשנות את תדר המוצא לשליטה במהירות מנוע האינדוקציה.
מעגל בקרה:
הוא מורכב מיחידת מעבד ומבצע פונקציות שונות כמו שליטה, הגדרת הגדרות כונן, תנאי תקלה ו ממשק פרוטוקולי תקשורת . הוא מקבל אות משוב מהמנוע כנקודת התייחסות למהירות הנוכחית ובהתאם לווסת את היחס בין מתח לתדר לבקרת מהירות המנוע.
יישום יישום VFD
יישום יישום VFD
VFD יכול להיות מיושם גם על ידי מעגל המיקרו-בקר המופיע להלן. בדומה ל- VFD הוא מורכב גם מקטע מיישר, סינון ואז קטע מהפך. כאן מקטע מהפך מקבל את פעימות הירי מהמיקרו-בקר המתוכנת כדי לתת מתח ותדר משתנה לעומס. פרויקט זה נקרא חד פאזי לממיר תלת פאזי באמצעות SVPWM כדי לשלוט על מתח ותדר זרם העומס
יישום VFD
היישום של VFD הוא בקרת מהירות מנוע AC על ידי ממירי ציקלו .
הספק מהחשמל מועבר למעגל המיישר הממיר זרם זרם קבוע לזרם קבוע. שלושה ממירי רגליים מורכבים משתי דיודות המחוברות במקביל לכל שלב, כך שאחת הדיודות מתנהלת כאשר השלב המסוים חיובי או שלילי יחסית.
יישום VFD
מתח DC מפועם שנוצר מהמישר מוחל על מעגל קישור DC. מעגל ביניים זה כולל משרנים וקבלים. הוא מסנן את ה- DC הפועם על ידי הפחתת תכולת אדווה ומעניק כוח DC ברמה קבועה.
כדי לספק מתח משתנה ותדירות משתנה למנוע, יש להמיר את כוח ה- DC מקישור ה- DC ל- AC על ידי מהפך. המהפך מורכב מ- IGBT כהתקני מיתוג הנשלטים על ידי טכניקת PWM.
בדומה למעגל המיישר, גם מתגי המהפך שייכים לשתי קבוצות כחיוביות ושליליות. צד חיובי IGBT אחראי על הדופק החיובי והצד השלילי IGBT על דופק שלילי בפלט המהפך. אז התפוקה המתקבלת היא זרם חילופין המופעל על המנוע.
שינוי תקופת המעבר מווסת את המתח והתדר בו זמנית במהפך. VFD מודרני משתמש בטכניקות הבקרה העדכניות ביותר כמו בקרות סקלר, וקטוריות ומומנט ישיר, כדי לשלוט על מתגי המהפך להשגת ההספק המשתנה.
צורות גל פלט של VFD
האיור לעיל מראה כיצד המתח והתדר משתנים על ידי כונן בתדרים משתנים. כדוגמה, אספקת AC 480V, אספקת 60Hz מופעלת על ה- VFD המשתנה את מתח האות ותדר כדי לשלוט על המהירות.
ככל שהתדר יורד, גם מהירות המנוע פוחתת. באיור לעיל, ההספק הממוצע המופעל על המנוע יורד תוך הפחתה הן במתח והן בתדר, בתנאי שהיחס בין שני הפרמטרים הללו קבוע.
היתרונות של VFD
VFD מחובר למנוע
כונני תדרים משתנים לא רק מציעים מהירויות מתכווננות ליישומי בקרה מדויקים ומדויקים, אלא יש להם יתרונות רבים יותר מבחינת בקרת תהליכים שימור אנרגיה . חלק מאלה מובאים להלן.
חיסכון באנרגיה
יותר מ -65% מהכוח נצרך על ידי מנועים חשמליים בתעשיות. הן טכניקת בקרת העוצמה והן בקרת התדרים כדי לשנות את המהירות צורכת פחות כוח כאשר נדרש מהירות משתנה על ידי המנוע. אז כמות גדולה של אנרגיה נשמרת על ידי VFDs אלה.
שליטה בלולאה סגורה
VFD מאפשר מיקום מדויק של מהירות המנוע על ידי השוואה רציפה למהירות התייחסות גם בשינויים בתנאי הטעינה והפרעות קלט כמו תנודות מתח.
• מגבלות התחלת זרם
מנוע אינדוקציה שואב זרם שהוא פי 6 עד 8 מהזרם הנומינלי בהתחלה. בהשוואה למתחילים קונבנציונליים, ה- VFD נותן תוצאות טובות יותר מכיוון שהוא מספק תדר נמוך בזמן ההתחלה. בשל תדירות נמוכה, המנוע שואב פחות זרם וזרם זה לעולם אינו עולה על הדירוג הנומינלי שלו בהתחלה וגם בהפעלה.
• פעולה חלקה
הוא מציע פעולות חלקות בהתחלה ובעצירה ומפחית גם לחץ תרמי ומכני על מנועים וכונני חגורה.
גורם הספק גבוה
מעגל תיקון מקדם הספק המובנה בקישור DC של VFD מפחית את הצורך בהתקני תיקון מקדמי הספק נוספים.
מקדם ההספק של מנוע האינדוקציה נמוך מאוד ליישום ללא עומס במיוחד, בעוד שהוא בעומס מלא הוא 0.88 עד 0.9. גורם הספק נמוך גורם לניצול גרוע של ההספק עקב הפסדים תגובתיים גבוהים.
התקנה קלה
VFDs שתוכנתו מראש וחוטית מהמפעל מציעים דרך קלה לחיבור ותחזוקה.
אני מקווה שסיפק לך ידע מדויק ושופע אודות פעולות ה- VFD במאמר שלנו. תודה שבזבזת את הזמן היקר שלך. יש לנו משימה פשוטה עבורך - מהם הסוגים השונים של VFDs? אנא תן את תשובותיך בסעיף ההערות למטה. אם יש לך שאלות בנושא זה או החשמל ו פרויקטים אלקטרוניים אתה יכול גם לשתף את הביקורות וההצעות שלך לגבי מאמר זה בקטע ההערות שלמטה.
נקודות זיכוי
כונני תדרים משתנים מאת emainc
חלקים בסיסיים של VFD מאת עיצוב מכונה
עבודה של VFD על ידי cfnewsads
צורות גל פלט של VFD מאת vfds
VFD מחובר למנוע באמצעות cfnewsads
