Pogon varijabilne frekvencije (VFD), poznat i kao pretvarač frekvencije, pretvarač brzine, pretvarač ili izmjenični pogon, vrsta je kontrolera motora koji pokreće električni motor mijenjanjem frekvencije i napona koji se dovode do elektromotora. Kao dobavljača VFD-a, često me pitaju kako VFD utječe na moment motora. U ovom postu na blogu zadubit ću se u odnos između VFD-ova i momenta motora, istražujući principe, faktore i praktične implikacije.
Razumijevanje momenta motora
Prije nego što razgovaramo o tome kako VFD utječe na moment motora, važno je razumjeti što je moment motora. Okretni moment je rotacijska sila koju proizvodi motor, a koja je odgovorna za pogon tereta. Mjeri se u Newton - metrima (N·m) ili stopama - funtama (ft - lb). Količina okretnog momenta koju motor može proizvesti ovisi o nekoliko čimbenika, uključujući dizajn motora, primijenjeni napon i frekvenciju napajanja.
U standardnom AC motoru, karakteristika moment-brzina je relativno fiksna. Pri niskim brzinama, motor može proizvesti veliki okretni moment, što je korisno za pokretanje velikih opterećenja. Kako se brzina povećava, zakretni moment obično opada. Ova karakteristika određena je magnetskim poljem motora i međudjelovanjem između statora i rotora.
Kako rade VFD-ovi
VFD radi pretvaranjem ulazne izmjenične struje u istosmjernu preko ispravljača. Zatim dio pretvarača pretvara istosmjernu struju natrag u izmjeničnu struju s promjenjivom frekvencijom i naponom. Podešavanjem frekvencije i napona, VFD može kontrolirati brzinu i moment motora.
Osnovno načelo iza VFD-a je omjer V/f (napon - frekvencija). U AC motoru, magnetski tok u motoru proporcionalan je omjeru V/f. Kako bi se održao konstantan magnetski tok (a time i konstantna sposobnost stvaranja momenta), napon se mora prilagoditi proporcionalno frekvenciji. Na primjer, ako se frekvencija smanji na polovicu nazivne frekvencije, napon također treba smanjiti na polovicu kako bi omjer V/f ostao konstantan.
Učinci VFD-ova na moment motora
Rad s konstantnim momentom
U mnogim primjenama, kao što su transporteri, pumpe s pozitivnim pomakom i dizalice, potreban je konstantan okretni moment u širokom rasponu brzina. VFD može postići rad s konstantnim zakretnim momentom održavanjem konstantnog omjera V/f. Kada se frekvencija smanjuje, napon se također proporcionalno smanjuje, osiguravajući da magnetski tok u motoru ostane konstantan. Kao rezultat toga, motor može proizvesti isti okretni moment pri nižim brzinama kao i pri nazivnoj brzini.
Na primjer, ako je motor naznačen za 100 N·m okretnog momenta pri 1500 okr/min i 50 Hz, kada VFD smanji frekvenciju na 25 Hz, napon se također prepolovi. Motor još uvijek može proizvesti 100 N·m okretnog momenta pri 750 okretaja u minuti, što mu omogućuje učinkovito pokretanje tereta pri nižoj brzini. Ovaj rad s konstantnim zakretnim momentom ključan je za primjene u kojima opterećenje zahtijeva stalnu količinu sile bez obzira na brzinu.
Rad s promjenjivim momentom
Neke primjene, poput centrifugalnih pumpi i ventilatora, zahtijevaju promjenjivi zakretni moment. Zakretni moment koji zahtijevaju ova opterećenja proporcionalan je kvadratu brzine. VFD može optimizirati potrošnju energije u ovim primjenama podešavanjem napona i frekvencije prema zahtjevima momenta opterećenja.
Kako se brzina centrifugalne pumpe ili ventilatora smanjuje, okretni moment potreban za opterećenje značajno se smanjuje. VFD može agresivnije smanjiti napon i frekvenciju nego u primjenama s konstantnim momentom, štedeći energiju. Na primjer, ako se brzina ventilatora smanji na polovicu njegove nazivne brzine, zakretni moment potreban ventilatoru smanjuje se na jednu četvrtinu nazivnog zakretnog momenta. VFD može prilagoditi napon i frekvenciju u skladu s tim, što rezultira značajnom uštedom energije.
Pokretanje s visokim zakretnim momentom
Jedna od značajnih prednosti korištenja VFD-a je njegova sposobnost da omogući pokretanje s visokim momentom. U izravnom - on - line (DOL) pokretanju AC motora, motor povlači veliku udarnu struju, što može uzrokovati pad napona u napajanju i mehanički stres na motoru i opterećenju. VFD, s druge strane, može postupno povećati frekvenciju i napon, omogućujući motoru glatko pokretanje s visokim momentom.
VFD može kontrolirati brzinu ubrzanja, osiguravajući da motor postigne željenu brzinu bez preopterećenja sustava. Ovo je posebno korisno za primjene s velikim početnim opterećenjem, kao što su drobilice i miješalice. Omogućujući pokretanje s visokim zakretnim momentom, VFD može produžiti životni vijek motora i smanjiti troškove održavanja.
Čimbenici koji utječu na odnos zakretnog momenta i VFD-a
Dizajn motora
Dizajn motora igra presudnu ulogu u tome kako reagira na VFD. Različiti tipovi motora, kao što su asinkroni motori i sinkroni motori s permanentnim magnetima, imaju različite momentno-brzinske karakteristike. Indukcijski motori naširoko se koriste s VFD-ovima zbog svoje robusnosti i relativno niske cijene. Međutim, oni mogu imati neka ograničenja u pogledu rada velike brzine i učinkovitosti u usporedbi sa sinkronim motorima s trajnim magnetima.
Konfiguracija namota motora, broj polova i dizajn rotora također mogu utjecati na proizvodnju okretnog momenta kada se koristi VFD. Na primjer, motor s većim brojem polova imat će nižu sinkronu brzinu i može zahtijevati različite postavke V/f kako bi se postigla optimalna izvedba momenta.
VFD postavke
Postavke VFD-a, kao što su vremena ubrzanja i usporavanja, ograničenje momenta i V/f krivulja, mogu značajno utjecati na moment motora. Vremena ubrzanja i usporavanja određuju koliko brzo motor postiže željenu brzinu. Ako je vrijeme ubrzanja prekratko, motor možda neće moći proizvesti dovoljan okretni moment da ubrza opterećenje, što će rezultirati prekostrujnim okidanjem.
Postavka ograničenja zakretnog momenta omogućuje korisniku da ograniči maksimalni zakretni moment koji motor može proizvesti. Ovo je korisno za zaštitu motora i opterećenja od oštećenja. Postavka V/f krivulje može se podesiti kako bi se optimizirala karakteristika okretnog momenta i brzine za različite primjene. Neki VFD-ovi nude višestruke V/f krivulje, kao što su linearne, kvadratne i prilagođene krivulje, kako bi se zadovoljili specifični zahtjevi opterećenja.
Karakteristike opterećenja
Karakteristike opterećenja, kao što su inercija, trenje i vrsta opterećenja (konstantni moment ili promjenjivi moment), također utječu na odnos momenta i VFD. Teret s velikom inercijom zahtijeva više okretnog momenta za ubrzavanje i usporavanje. VFD treba biti pravilno dimenzioniran i konfiguriran kako bi mogao podnijeti zahtjeve visokog zakretnog momenta tijekom ovih prijelaznih razdoblja.
Trenje u teretu također može utjecati na okretni moment potreban za pogon tereta. Ako postoji prekomjerno trenje, motor može zahtijevati više okretnog momenta da ga savlada. Razumijevanje karakteristika opterećenja bitno je za odabir pravog VFD-a i postavljanje odgovarajućih parametara kako bi se osigurala optimalna izvedba zakretnog momenta.
Praktične implikacije za odabir i primjenu VFD-a
Prilikom odabira VFD-a za određenu primjenu, ključno je uzeti u obzir zahtjeve okretnog momenta opterećenja. Za primjene s konstantnim okretnim momentom potreban je VFD koji može održavati konstantan omjer V/f u širokom rasponu brzina.22KW VFDizvrsna je opcija za mnoge aplikacije s konstantnim okretnim momentom s potrebnom snagom od oko 22 KW.
Za aplikacije s promjenjivim momentom, VFD s naprednim značajkama za uštedu energije i mogućnošću podešavanja omjera V/f prema zahtjevima momenta opterećenja je poželjan.VFD za motorenudi niz VFD-ova prikladnih za različite primjene motora, uključujući one s promjenjivim opterećenjem momenta.
Osim toga, VFD treba biti pravilno dimenzioniran kako bi podnio nazivnu struju motora i zahtjeve vršnog momenta tijekom pokretanja i prijelaznih razdoblja. Predimenzioniran ili premalen VFD može dovesti do loših performansi, povećane potrošnje energije i mogućeg oštećenja motora i VFD-a.
Zaključak
Kao dobavljač VFD-a, razumijem važnost utjecaja VFD-a na moment motora. VFD može osigurati konstantan rad zakretnog momenta za aplikacije koje zahtijevaju stalnu količinu sile, rad s promjenjivim zakretnim momentom za energetski učinkovit rad u aplikacijama s promjenjivim opterećenjem zakretnog momenta i pokretanje s visokim zakretnim momentom za aplikacije s teškim opterećenjem.
Razumijevanjem načela rada VFD-a, čimbenika koji utječu na odnos momenta i VFD-a i praktičnih implikacija za odabir i primjenu VFD-a, korisnici mogu donositi informirane odluke pri odabiru VFD-a za svoje motorne sustave. Ako tražite pouzdano VFD rješenje za svoju primjenu motora, bilo da se radi o22KW VFD, aVFD za motore, ili anInverterski pogon, slobodno nas kontaktirajte za više informacija i razgovor o vašim specifičnim zahtjevima. Spremni smo vam pomoći u pronalaženju savršenog VFD-a za vaše potrebe.
Reference
- Boldea, I. i Nasar, SA (1999). Električni pogoni: Uvod. CRC Press.
- Fitzgerald, AE, Kingsley, C., Jr. i Umans, SD (2003). Električni strojevi. McGraw - Hill.
- Krause, PC, Wasynczuk, O. i Sudhoff, SD (2002). Analiza električnih strojeva i pogonskih sustava. Wiley - Interscience.