Vysvetlenie striedavých pohonov: Ako fungujú VFD, výhody, výber a aplikácie

Ak aktualizujete ovládací panel motora, striedavý pohon určí, koľko energie váš motor spotrebuje a ako presne ho môžete ovládať. Pri mnohých modernizáciách na ventilátoroch a čerpadlách sa inštaláciou jedného zníži spotreba energie o 20 – 40 %. Menič však prináša tieto úspory iba vtedy, ak sa zhoduje s motorom, zaťažením a inštalačným prostredím. Táto príručka vysvetľuje, čo sú striedavé pohony, ako ich vybrať a podrobnosti o inštalácii, ktoré možno ľahko prehliadnuť.

Čo je AC pohon

Striedavý pohon je elektronické zariadenie, ktoré riadi rýchlosť a krútiaci moment motora na striedavý prúd zmenou frekvencie a napätia, ktoré sa do neho dodáva. Nazýva sa tiež pohon s premenlivou frekvenciou alebo VFD a v niektorých odvetviach je jednoducho známy ako menič.

Pohon prijíma pevné striedavé napájanie zo siete alebo distribučného systému závodu a premieňa ho na riadený výstup. Hlavnými komponentmi vo vnútri sú usmerňovač, DC zbernica, invertorový stupeň a riadiaca doska. Rozhranie operátora vám umožňuje nastaviť parametre rýchlosti, zrýchlenia a ochrany.

Ako fungujú AC pohony

Otáčky indukčného motora sú úmerné frekvencii napájacieho napätia. Synchrónna rýchlosť sa vypočíta ako 120-násobok frekvencie vydelený počtom pólov. Keď menič zníži výstupnú frekvenciu, motor sa spomalí.

Napätie a frekvencia sa musia meniť súčasne. Udržiavanie konštantného pomeru napätia k frekvencii udržiava magnetický tok v motore. Pri nízkych rýchlostiach pohon pridáva zvýšenie napätia, aby vytvoril dostatočný rozbehový moment.

Dve hlavné ovládacie platformy

U/f riadenie je metóda s otvorenou slučkou. Nastavuje napätie a frekvenciu podľa vopred stanovenej krivky a je jednoduchý, robustný a vhodný pre väčšinu aplikácií ventilátorov, čerpadiel a kompresorov. Vektorové riadenie používa algoritmus uzavretej slučky, často s kódovačom, na reguláciu krútiaceho momentu a rýchlosti s oveľa vyššou presnosťou. Používa sa na žeriavoch, výťahoch, extrudéroch a obrábacích strojoch, kde sa zaťaženie rýchlo mení.

Prečo používať AC pohony

Najsilnejším dôvodom na použitie an AC pohon je úspora energie pri záťaži s premenlivou rýchlosťou. Odstredivé ventilátory a čerpadlá sa riadia zákonmi afinity: výkon sa mení s kockou rýchlosti. Zníženie rýchlosti zo 100 percent na 80 percent zmení príkon na zhruba 51 percent pôvodnej hodnoty. Ventilátor s výkonom 90 kW, ktorý beží pri 70-percentnej rýchlosti, odoberá približne jednu tretinu energie, ktorú by potreboval pri plnej rýchlosti, a v porovnaní s reguláciou klapky sú úspory zvyčajne v rozsahu 40-60 percent.

Okrem úspor pohon tiež zlepšuje konzistentnosť procesov. Miešačky, extrudéry a textilné stroje sa spoliehajú na stabilnú rýchlosť, aby bola kvalita produktu opakovateľná. Pri extrúzii malá zmena rýchlosti vytvára rozdiel v hrúbke čiary, ktorý končí ako odpadový materiál. Funkcia riadeného zrýchlenia znižuje mechanické namáhanie remeňov, prevodoviek a spojok, čo znižuje náklady na údržbu a predlžuje životnosť zariadenia.

Priame štartovanie odoberá šesť až osemnásobok menovitého prúdu motora. Menič obmedzuje nábehový prúd na 1,5 až 2-násobok menovitého prúdu, čím sa znižuje pokles napätia na linke závodu a mechanické otrasy ozubených kolies, remeňov a hriadeľov.

Typy a aplikácie

Striedavé pohony sú zvyčajne zoskupené podľa výstupného napätia. Nízkonapäťové pohony pokrývajú 200-690 V a používajú sa pre motory od niekoľkých stoviek wattov do cca 500 kW. Strednapäťové pohony pokrývajú 2,3-11 kV a slúžia vysokovýkonným motorom v rozsahu megawattov.

Bežné priemyselné aplikácie zahŕňajú:

• Odstredivé čerpadlá a ventilátory v systémoch úpravy vody, HVAC a kotlov
• Vzduchové kompresory v zariadeniach s veľkými zmenami tlaku
• Miešačky, odstredivky a miešadlá v chemickom a potravinárskom priemysle
• Výťahy, portálové žeriavy a kladkostroje, ktoré vyžadujú plynulé zmeny rýchlosti
• CNC obrábacie stroje, vertikálne sústruhy a rotačné rezacie stroje
• Extrudéry a rafinérie v gumárenskom a plastovom priemysle

Raynen Technology tiež publikuje aplikačné riešenia pre špecifické strojové zariadenia, ako sú napríklad modernizácie vzduchových kompresorov, ktoré šetria energiu, systémy ventilátorov kotlov, prevzdušňovacie dúchadlá na čistenie odpadových vôd, zásobovanie vodou s konštantným tlakom a závitovkové extrudéry. Rovnakú platformu pohonu je možné nakonfigurovať tak, aby zodpovedala týmto mechanickým dizajnom.

Ako vybrať AC pohon

Začnite z typového štítku motora, nie z katalógu. Menovitý výkon pohonu by mal byť založený skôr na prúde motora než na výkone motora. Pri zaťažení s premenlivým krútiacim momentom, ako sú ventilátory a čerpadlá, môže mať pohon často rovnakú veľkosť ako motor. Pre konštantné krútiace momenty ponechajte rezervu o jednu alebo dve veľkosti pohonu nad menovitým výkonom motora.

Prvá vec, ktorú treba identifikovať, je charakteristika záťažového momentu. Zaťaženia s premenlivým krútiacim momentom majú krútiaci moment, ktorý rastie so štvorcom rýchlosti. Zaťaženia s konštantným krútiacim momentom poskytujú rovnaký krútiaci moment v celom rozsahu otáčok a zaťaženie s konštantným výkonom znižuje krútiaci moment so zvyšujúcou sa rýchlosťou.

Medzi ďalšie faktory patrí teplota okolia, nadmorská výška a typ krytu. Väčšina jázd je znížená nad 40 stupňov Celzia a nad 1000 m nadmorskej výšky. Ak je kábel motora dlhší ako 50 m, požiadajte o výstupnú tlmivku na ochranu vinutia motora pred odrazenými napäťovými špičkami.

Ak je potrebné monitorovať pohon z PLC alebo SCADA, skontrolujte, aké komunikačné rozhranie je k dispozícii. Prašné, vlhké alebo chemicky agresívne prostredie si vyžaduje vyššiu úroveň ochrany proti vniknutiu alebo vhodný kryt.

Úvahy o inštalácii a obstarávaní

Harmonické skreslenie je bežným problémom, keď sa niekoľko pohonov napája z rovnakého transformátora. Pridanie sieťovej tlmivky alebo jednosmernej tlmivky znižuje skreslenie prúdu a je zvyčajne lacným spôsobom, ako splniť miestne limity kvality energie.

Brzdenie: ak náklad môže opraviť motor, napríklad žeriav spúšťajúci náklad alebo zastavenie dopravníka s ťažkým bremenom, potrebujete buď dynamický brzdný odpor alebo regeneračnú jednotku.

Nikdy nezabudnite na dokumentáciu a popredajnú podporu. Vyžiadajte si používateľskú príručku, elektrické výkresy a inštalačný softvér v jazyku, ktorý používajú vaši technici. Raynen Technology publikuje tieto materiály vo svojom sťahovacie centrum . Ak dodávateľ pohonu neposkytne tieto položky vopred, riskujete dlhší čas uvedenia do prevádzky a vyššie náklady na opravy neskôr. Pre konkrétny motor a záťaž, technickú podporu stránka je tým správnym miestom na potvrdenie veľkosti a kompatibility disku pred objednávkou.

Pohony Raynen pre priemyselné AC aplikácie

Raynen Technology, značka priemyselnej automatizácie za raynendrive.com, navrhuje a vyrába striedavé pohony spolu so softštartérmi, servosystémami, PLC a rozhraniami človek-stroj. Spoločnosť bola založená v roku 2007 a je kótovaná na Shanghai Stock Exchange. Produktové portfólio je určené na pokrytie vrstiev riadenia, pohonu a vykonávania kompletného stroja.

Pre štandardné nízkonapäťové ventilátory, pumpy a textilné aplikácie poskytuje pohon RVE21 Smart kompaktné, ľahko použiteľné riešenie s jednoduchým nastavením parametrov. Keď proces vyžaduje presné riadenie rýchlosti a krútiaceho momentu, vektorový pohon RVE32 ponúka výkon v uzavretej slučke pre žeriavy, výťahy, miešačky a obrábacie stroje. Pre vysokovýkonné motory vo vodárenstve a petrochemických službách séria RVE1000 zvláda napájanie stredného napätia až do 11 kV.

V katalógu spoločnosti nájdete aj nízkonapäťové a strednonapäťové softštartéry, PLC, HMI, servomotory a servopohony. Táto šírka je dôležitá z dvoch dôvodov. Po prvé, môžete získať konzistentnú inžiniersku podporu od jedného dodávateľa. Po druhé, pohon môže byť integrovaný s kompletným riadiacim systémom, ktorý zahŕňa PLC a HMI, čo urýchľuje uvedenie do prevádzky.

RVE21 Inteligentný nízkonapäťový striedavý pohon pre motory 55-200 kW Séria RVE21 ponúka široký rozsah napätia a až 200% schopnosť preťaženia, s odnímateľným štítom pre inštaláciu vedľa seba. Jeho nezávislý dizajn dýchacích ciest zaisťuje spoľahlivé chladenie, vďaka čomu je cenovo výhodnou voľbou pre integráciu so systémami PLC a HMI. Zobraziť produkt →

RVE32 Vector AC Drive pre vysokovýkonné aplikácie do 800 kW Séria RVE32 sa vyznačuje bezsenzorovým vektorovým riadením a automatickou adaptáciou parametrov slučky, ktorá nevyžaduje žiadne ladenie. Je k dispozícii v plastových alebo železných plášťoch so štandardom Modbus a vyhovuje potrebám vysokého výkonu od 250 do 800 kW s dvojriadkovým displejom. Zobraziť produkt →

Strednapäťový striedavý pohon RVE1000 pre priame riadenie vysokonapäťového motora Séria RVE1000 využíva viacstupňové kaskádovanie H-mostíkov pre superpozíciu napätia a riadenie ARM/DSP, čo umožňuje priamy pohon vysokonapäťových motorov bez filtrov. Navrhnuté pre riadenie pásového dopravníka master-slave, slúži chemickému, zdvíhaciemu, vzduchovému kompresorovému a oceliarskemu priemyslu. Zobraziť produkt →

Správny striedavý pohon šetrí energiu, zlepšuje stabilitu procesu a chráni motor a nadväzujúce zariadenia. Vyberte ho z typového štítku motora, potvrďte typ záťaže a skontrolujte prostredie a komunikačné požiadavky. Ak máte konkrétnu aplikáciu, použite tím technickej podpory spoločnosti Raynen na potvrdenie veľkosti a kompletnej dokumentácie pred zadaním objednávky.