Що таке схема приводу vfd: її робота, типи та застосування

У світі існує безліч заводів і заводів, які використовують різні типи двигунів великої потужності. Через велике споживання електроенергії заводи та заводи в кінцевому підсумку платять велику кількість рахунків за енергію. Щоб подолати велике споживання енергії та підвищити ефективність, VFD був введений чотири десятиліття тому, але схема була недостатньо сильною.

VFD - це коротка форма приводу змінної частоти або приводу регульованої частоти. Частота визначає частоту обертання двигуна, і, керуючи частотою змінного струму, частоту обертання двигуна можна контролювати. На ринку електроніки та електротехніки доступні різні типи VFD, починаючи від застосувань, пов’язаних з невеликими двигунами, і закінчуючи асинхронними двигунами великої потужності. Окрім трифазних VFD, також доступні однофазні VFD.

Схема VFD та її робота

Схема VFD складається з трьох частин.

1. Секція випрямляча

2. Розділ фільтра

3. Секція перемикання або інвертора.

На зображенні нижче три розділи показані всередині блок-схеми. Це основна принципова блок-схема трифазного VFD.

Секція випрямляча схеми VFD

випрямляча секція використовує 6 діодів. Діоди D1, D2 і D3 з'єднані з позитивною рейкою, а діоди D4, D5 і D6 - з мінусовою рейкою. Ці 6 діодів діють як діодний міст, який перетворює трифазний сигнал змінного струму в одну рейку постійного струму. Трифазні R, B і Y з'єднані через діод. Залежно від полярності синусоїдальної хвилі діоди отримують зміщення вперед або назад, таким чином забезпечуючи позитивний або негативний імпульс як в позитивній, так і в негативній шині.

Щоб дізнатися більше про те, як працює випрямляч, просто перейдіть за посиланням.

Секція фільтра схеми VFD

Як ми знаємо, стандартні випрямні діоди лише перетворюють сигнал змінного струму в постійний, але вихідний сигнал постійного струму недостатньо плавний, оскільки з ним також пов'язані пульсації змінного струму. Щоб виправити пульсації змінного струму та зробити плавний вихід постійного струму, потрібна якась фільтрація відхилення пульсацій. Стандартним компонентом фільтра є використання великих конденсаторів та індукторів різного типу. У секції фільтра в основному конденсатор фільтрує пульсації змінного струму і забезпечує плавний вихід постійного струму.

У деяких випадках для зменшення вхідних шумів змінного струму та гармонік також використовуються інші типи фільтрів.

Розділ комутації або інвертора схеми VFD

Секція перемикання або інвертора перетворює постійний струм на змінний. У цьому розділі використовуються різні типи електронних перемикачів, починаючи від потужних транзисторів, IGBT або MOSFET-транзисторів. Вимикачі швидко вмикаються або вимикаються, і навантаження отримує пульсуючу напругу, дуже подібну до змінної. Вихідна частота пропорційна швидкості комутації. Висока швидкість комутації забезпечує високочастотний вихід, тоді як низька швидкість комутації забезпечує низькочастотний вихід.

Різні типи VFD

Залежно від того, як VFD перетворює потужність змінного струму на потужність постійного струму та здійснює випрямлення, на ринку доступні інші типи VFD.

Основними трьома типами VFD є VSI , CSI та ШІМ .

VFI типу VSI

VSI розшифровується як інвертор джерела напруги. Це найпоширеніший тип драйвера змінної частоти. У цьому типі VFD для перетворення сигналу змінного струму в постійний використовується простий діодний міст, а для накопичення енергії використовується конденсатор. Схема комутації інвертора використовує накопичену енергію в конденсаторі і забезпечує вихід.

Перевага

1.Він має хороший діапазон швидкості.

2.Багато об'єктів управління двигуном. Кілька двигунів можуть бути підключені до одного VFD типу VSI.

3. простий дизайн.

4.Це економічно вигідно з боку виробництва та монтажу.

Недоліки

1. Чи повинен до синхронного ефекту, особа навантаження двигуна ривків під час запуску і зупинки ситуації.

2.Вихід забезпечує різні типи гармонік і шумів.

3.Якщо частота обертання двигуна регулюється або швидкість зменшується, загальний коефіцієнт потужності в основному ускладнюється, що призводить до поганого коефіцієнта потужності.

VFD типу CSI

CSI означає інвертор джерела струму. VFD типу VSI сконструйовані таким чином, що вони можуть забезпечувати плавну вихідну напругу в залежності від змінного діапазону частот, але в VFD типу CSI конструкція залежить від струму замість напруги. Крім того, у випадку CSI замість випрямляча діодного моста використовується перетворювач мостів SCR. Вихідна енергія фільтрується за допомогою послідовних індукторів як альтернативи конденсаторам для плавного виведення струму. VFD типу CSI діють так само, як генератор постійного струму. Замість квадратної хвилі напруги VFD типу CSI здатні забезпечувати квадратну хвилю струму.

Перевага

1. Надійні тоді VFI типу VSI.

2. Підтримка асинхронних двигунів із більшою потужністю, де VSI не є підходящим вибором.

3. простий дизайн.

4.Хороші можливості регенерації.

Недоліки

1. Загальний коефіцієнт потужності поганий, особливо при низьких оборотах.

2. Ефект ковзання існує і може вібрувати вал двигуна під час роботи.

3.Не підходить для роботи з декількома двигунами щодо VSI.

VFD типу ШІМ

Це вдосконалена та модифікована версія VFD типів VSI. ШІМ означає імпульсну модуляцію. Використовуючи техніку ШІМ, VFD здатні забезпечити стабільну вихідну напругу, що підтримується із співвідношенням частот. Конструкція використовує діодний міст для випрямлення сигналу змінного струму в сигнал постійного струму. Схема перемикання управляє робочим циклом у змінному діапазоні частот. Додатковий регулятор використовується для регулювання вихідного сигналу ШІМ для забезпечення стабільної та належної напруги та струму на навантаженні.

Перевага

1. відсутність засмічення або ривків.

2.Широка швидкість та діапазон управління.

3.Складіть різні типи ланцюгів захисту.

4.Коефіцієнт постійної потужності.

5. індукувати дуже високу ефективність.

6. Енергоефективна.

Недоліки

1.Складний дизайн.

2.Комплекс щодо реалізації.

3. вимагає додаткового обладнання.

4. генерація чутного шуму в схемі драйвера.

5. дороге рішення.

Як вибрати VFD для моєї програми?

Щоб вибрати належні VFD для конкретного застосування, потрібно добре розуміти навантаження. Різні типи двигунів виробляють різні типи крутного моменту. У деяких додатках необхідний постійний крутний момент, тоді як в інших додатках крутний момент потрібно контролювати. Також навантаження на двигун є визначальним фактором специфікації двигуна, головним чином, номінальної потужності.

Щоб вибрати відповідний VFD для належного застосування, нам потрібно оцінити або врахувати наступні речі.

1. Потужність двигуна

2. Вартість

3. Робоче середовище VFD і двигунів

4. Однофазна або трифазна

5. Одиночне БЧ з одним двигуном або одне БД з кількома двигунами

6. Вимоги до додаткових функцій контролю

Переваги VFD

Є багато причин, чому VFD є популярним вибором для споживача, де інші контролери доступні. Найважливішою причиною популярності VFD є низькі можливості споживання енергії та початкова вартість налаштування. VFD пропонують високу ефективність з точки зору споживання енергії, крім будь-яких пристроїв контролера в тому ж сегменті. Завдяки цьому, у випадку великих фабрик та заводів, де потрібні більші потужності двигунів, VFD пропонує низьке енергоспоживання, тим самим знижуючи обсяг рахунків за енергію та надаючи можливості економії витрат.

VFD обмежує пусковий струм під час запуску та зупинки двигуна, що також зменшує пускове навантаження в лінії живлення, а також забезпечує запас міцності для дорогих двигунів.

Окрім вищезазначених переваг, VFD може знизити вартість обслуговування системи. Не потрібні додаткові дорогі електричні підключення та управління. Існують варіанти підключення декількох двигунів, якими можна керувати за допомогою одного VFD, що додатково зменшує додаткові витрати на налаштування системи.

Недоліки VFD

Однак, незважаючи на вищезазначені переваги, є кілька недоліків, також пов'язаних із системою VFD. Основним недоліком системи VFD є початкові інвестиції в налаштування. Для заводу або заводу, де кількома двигунами високої потужності потрібно керувати за допомогою VFD, потрібні великі інвестиції.

Крім того, VFD викликають нагрівання двигуна і потребують спеціальної конструкції двигунів. Для конструкції потрібні спеціальні типи ізоляції двигуна, а також двигуни повинні бути вказані для застосувань з інвертором.

Іншим серйозним недоліком VFD є те, що лінія електропередачі основного джерела сильно порушена при спотворенні, гармоніках, що вирізають лінії. Через це іншим пристроям, підключеним до тієї ж лінії електропередачі, також заважають під час роботи.

Однак розвиток сучасної напівпровідникової промисловості значно покращив конструкцію сучасних систем VFD. До ери твердотільних пристроїв обертові машини є основним компонентом, що використовується для виготовлення БЧД. У сучасну епоху мікропроцесорів VFD оснащені всіма видами захисту, такими як знижена напруга, перенапруга, захист від теплового перевантаження тощо, з належними засобами управління. Застосування двигуна в галузі відповідає за 25% світового споживання електричної енергії, яке можна ефективно контролювати за допомогою VFD.