Vysvetlenie nízkonapäťových striedavých pohonov: Ako fungujú a ako si vybrať jeden pre svoju aplikáciu

Prejdite sa takmer každým moderným zariadením a nájdete nízkonapäťové striedavé pohony, ktoré vykonávajú tichú, neočarujúcu prácu: držia čerpadlo presne pri tlaku, ktorý proces potrebuje, posúvajú dopravník bez pretrhnutia pásu alebo znížia otáčky ventilátora o pätnásť percent a znížia jeho spotrebu energie o viac ako tretinu. Sú prepojením medzi sieťovým napájaním s pevnou rýchlosťou a motorom, ktorý by mal skutočne bežať pri akejkoľvek rýchlosti, ktorú si práca vyžaduje.

V Raynen sme strávili roky budovaním pohonov pre OEM stroje, modernizácie závodov a ťažký priemysel. Táto príručka odpovedá na otázky, ktoré naši inžinieri počujú najčastejšie: čo je vo vnútri nízkonapäťového striedavého pohonu, ako sa porovnávajú hlavné typy, na ktorých kritériách výberu záleží a odkiaľ vlastne pochádza návratnosť.

Čo sa počíta ako nízkonapäťový striedavý pohon?

Nízke napätie popisuje zdroj, ku ktorému sa disk pripája, nie výkon, ktorý dodáva. Podľa definícií IEC nízke napätie beží až do 1 000 V AC a priemyselné pohony sú konštruované pre siete 200 V, 380-480 V alebo 525-690 V. Trieda 380-480 V je ťahúňom, ktorý pokrýva drvivú väčšinu motorov od zlomkových kilowattových veľkostí až po niekoľko stoviek kilowattov. Vysokonapäťové pohony preberajú od približne 2,3 kV a slúžia veľmi veľkým strojom.

Terminológia spôsobuje väčšinu zmätku. VFD, VSD a "invertor" opisujú tú istú skrinku. Presne povedané, menič je len jeden vnútorný stupeň; kompletný produkt je striedavý pohon a nízkonapäťové striedavé pohony sú jednoducho tie, ktoré sú určené pre nízkonapäťovú triedu.

Ako funguje nízkonapäťový striedavý pohon

Každý nízkonapäťový striedavý pohon vykonáva rovnakú transformáciu: odoberá striedavý prúd s pevnou frekvenciou a pevným napätím zo siete a dodáva striedavý prúd s premenlivou frekvenciou a premenlivým napätím do motora. Pracujú tri stupne.

1. Usmerňovač. Diódové mostíky alebo aktívny predný koniec na regeneračných jednotkách premieňajú prichádzajúci trojfázový striedavý prúd na jednosmerný prúd.
2. DC zbernica. Kondenzátory a na väčších jednotkách jednosmerná tlmivka vyhladzujú spojenie a ukladajú energiu pre prechodné záťaže.
3. Invertor. Moduly IGBT prepínajú jednosmerný medziobvod späť na striedavý priebeh s modulovanou šírkou impulzu, ktorého frekvenciu a napätie nastavuje riadiaca doska.

Pretože synchrónna rýchlosť indukčného motora sleduje napájaciu frekvenciu, zmena frekvencie mení rýchlosť priamo. Zníženie frekvencie bez poklesu napätia by nasýtilo magnetický obvod, takže pohon udržiava pomer voltov na hertz alebo pokročilejší model motora vyvážený v každom prevádzkovom bode.

Metódy kontroly, ktoré uvidíte

• U/f ovládanie: jednoduché, zhovievavé a dobre prispôsobené ventilátorom, čerpadlám a iným kvadratickým zaťaženiam.
• Bezsenzorové vektorové riadenie: odozva krútiaceho momentu bez kódovača pre dopravníky, miešačky a extrudéry.
• Vektorové riadenie s uzavretou slučkou: spätná väzba kódovača pre presnú rýchlosť a krútiaci moment na žeriavoch, navíjačkách a obrábacích strojoch.

Typy nízkonapäťových striedavých pohonov

Trh sa rozdeľuje na niekoľko praktických rodín. Nástenné uzavreté pohony dominujú od približne 0,4 kW do 90 kW a sú umiestnené vedľa stroja alebo vo vnútri malého panelu. Modulárne a skriňové pohony pokrývajú vyššie výkony a umožňujú konfiguráciu zdieľaných jednosmerných zberníc, brzdových jednotiek a filtrov podľa aplikácie. Systémy s viacerými pohonmi napájajú niekoľko meničov z jedného usmerňovača, čo je bežné na textilných, baliacich a kovových linkách. Regeneračné pohony vracajú brzdnú energiu do zdroja namiesto jej spaľovania v rezistore.

Pre väčšinu každodenných povinností postačuje kompaktná nástenná jednotka, vďaka ktorej je panel malý.

Dodávatelia inteligentných nízkonapäťových striedavých pohonov RVE21 • Dizajn so širokým rozsahom napätia • Schopnosť preťaženia až 200 % • Odnímateľný funkčný štít, inštalácia vedľa seba • Nezávislý dizajn dýchacích ciest • Vysoká nákladová výkonnosť Zobraziť produkt →

Náš nízkonapäťový frekvenčný menič RVE21 Smart bol navrhnutý presne pre túto situáciu: OEM stroje a modernizácie, kde je málo miesta na paneli, kabeláž musí byť rýchla a menič musí stále pokrývať širokú škálu veľkostí motorov.

Pohon alebo mäkký štartér?

Obe zariadenia sú umiestnené pred motorom a obe ovládajú rampu, takže sú často citované proti sebe. Rozhodujúcou otázkou je, či potrebujete zmeniť rýchlosť po naštartovaní motora.

Ak proces nikdy nepotrebuje inú rýchlosť, lacnejšou odpoveďou je zvyčajne softštartér. Ak rýchlosť, krútiaci moment alebo spotreba energie musia nasledovať dopyt, pohon je lepšou investíciou.

Výber správneho disku

Hodnoty výkonu údajového listu sú východiskovým bodom, nie odpoveďou. Najprv prepracujte záťaž.

• Prúd motora a preťaženie: veľkosť prúdu pri plnom zaťažení, potom skontrolujte, či výkon potrebuje 120 %, 150 % alebo 200 % preťaženie na minútu alebo viac.
• Profil krútiaceho momentu zaťaženia: zaťaženia s konštantným krútiacim momentom, ako sú dopravníky a extrudéry, vyžadujú viac pohonu ako zaťaženie kvadratického ventilátora a čerpadla.
• Rozsah otáčok: Prevádzka s konštantným výkonom nad základnou rýchlosťou vyžaduje zoslabenie poľa a na to dimenzovaný motor.
• Brzdenie: rozhodnite sa, či je potrebný brzdný odpor, brzdová jednotka alebo rekuperačná predná časť.
• Prostredie: okolitá teplota, nadmorská výška, prach, vlhkosť a požadované IP hodnotenie znižujú použiteľný výstupný prúd.
• Kvalita napájania: limity harmonických, dĺžka kábla a kategória EMC zvyčajne určujú, či sú pridané tlmivky alebo filtre.
• Integrácia: protokol fieldbus, počet I/O a to, či musí menič komunikovať s existujúcou riadiacou platformou.

Tam, kde je zaťaženie veľké alebo dynamika obmedzená, je bezpečnejšou voľbou vektorový pohon so správnym automatickým ladením motora.

Dodávatelia striedavých pohonov RVE32 Vector Plastová škrupina • Bezsenzorová vektorová technológia riadenia rýchlosti • Automatická adaptácia parametrov slučky, nie je potrebné žiadne ladenie • Komunikácia Modbus ako štandard • Nízka spotreba ... Zobraziť produkt →

Vektorový frekvenčný menič RV32 je našou odpoveďou na tieto úlohy: vektorové riadenie s otvorenou alebo uzavretou slučkou, veľkorysá schopnosť preťaženia a možnosti brzdenia a komunikácie, ktoré výrobcovia strojov požadujú.

Kde nízkonapäťové striedavé pohony prinášajú výsledky

Aplikácie sa zoskupujú okolo niekoľkých vzorov. V systémoch ventilátorov a čerpadiel pohon nahrádza škrtiaci ventil alebo klapku, takže motor vytvára iba taký prietok, aký proces potrebuje. Na kompresoroch pohony znižujú straty pri vykladaní a udržiavajú stabilný tlak. V chemických závodoch krotia odstredivky a mixéry, ktoré by inak šokovali prevodovku pri každom štarte. Gumové a plastové linky ich používajú na závitovkových extrudéroch, zatiaľ čo zdvíhacie zariadenia a obrábacie stroje sa na ne spoliehajú pri kontrolovanom zrýchlení a opakovateľnom polohovaní.

Dúchadlá na úpravu vody, ponorné čerpadlá a systémy dodávky konštantného tlaku sledujú rovnakú logiku. Môžete vidieť, ako sú tieto povinnosti nakonfigurované v našom aplikačné riešenia ventilátorov a čerpadiel .

Dodávatelia striedavých pohonov série CT3000 Frekvenčný pohon série CT3000 400 V 560-800 kW Zobraziť produkt →

Frekvenčný menič série CT3000 pokrýva všeobecné úlohy v týchto odvetviach, čo z neho robí rozumný východiskový bod, keď sa v projekte spája niekoľko typov strojov v rámci jednej stratégie náhradných dielov.

Energetická účinnosť, spoľahlivosť a kvalita energie

Zákony afinity vysvetľujú väčšinu príbehu o úsporách: pri odstredivom zaťažení sa prietok mení s rýchlosťou, zatiaľ čo výkon hriadeľa sa mení s kockou rýchlosti. Dvadsaťpercentné zníženie rýchlosti teda zníži výkon zhruba o polovicu. Preto projekty modernizácie ventilátorov a čerpadiel zvyčajne splatia pohon do jedného až troch rokov.

Spoľahlivosť pochádza z ochrany a dobrej inštalácie. Moderné pohony monitorujú výstupný prúd, napätie zbernice jednosmerného prúdu, teplotu chladiča a zemný únik a obmedzujú krútiaci moment, namiesto toho, aby sa spúšťali vždy, keď to proces umožňuje. Harmonické a EMC stále vyžadujú pozornosť: jednosmerné alebo striedavé tlmivky znižujú skreslenie prúdu, tienený kábel motora a správne riadenie uzemnenia v bežnom režime a obmedzenia dĺžky kábla chránia izoláciu motora pred rýchlymi spínacími okrajmi.

Uvedenie do prevádzky, dokumentácia a podpora

Dobré uvedenie do prevádzky je väčšinou príprava. Najprv zadajte údaje z typového štítku motora, spustite automatické ladenie a potom nastavte rampy zrýchlenia a spomalenia okolo skutočnej zotrvačnosti predtým, ako menič zaznamená zaťaženie. Zlepte tienenie kábla motora na oboch koncoch, držte riadiace káble mimo silových káblov a zaznamenajte si konečný súbor parametrov, aby bolo možné rýchlo vložiť náhradnú jednotku.

Údržba zostáva jednoduchá, keď je naplánovaná: vyčistite chladič a chladiaci ventilátor, skontrolujte kondenzátory DC zbernice po dlhej prevádzke, každoročne overte krútiaci moment svorky a použite tepelné zobrazovanie na včasné zachytenie uvoľnených spojov. náš používateľské príručky a súbory na stiahnutie noste zoznamy parametrov, schémy zapojenia a dokumenty firmvéru potrebné pre obe úlohy.

Často kladené otázky

Dokáže nízkonapäťový striedavý pohon udržať motor pri nulových otáčkach?

Áno, môže držať hriadeľ nehybný pri vytváraní krútiaceho momentu, ale motor musí byť dimenzovaný na nepretržitú prevádzku pri nízkych otáčkach. Štandardné motory s vlastným chladením strácajú prúdenie chladiaceho vzduchu, keď rýchlosť klesá, preto si naplánujte motor s oddeleným vetraním, ak je prevádzková doba dlhá.

Ako ďaleko môže viesť kábel motora od meniča?

Spravidla do približne 30-50 m netienené alebo 20-30 m tienené. Dlhšie chody vyžadujú dV/dt filter alebo výstupnú tlmivku na ochranu vinutia motora pred strmými spínacími hranami.

Potrebujem vždy brzdový odpor?

Nie. Je to potrebné len vtedy, keď záťaž regeneruje energiu rýchlejšie, ako ju dokáže pohon absorbovať, napríklad pri rýchlom zastavení ventilátora s vysokou zotrvačnosťou alebo pri spúšťaní kladkostroja. Pomalé nábehy a záťaže s nízkou zotrvačnosťou často nepotrebujú nič extra.

Nízkonapäťové striedavé pohony odmeňujú starostlivé prispôsobenie viac ako ktorákoľvek jednotlivá špecifikácia. Správny profil krútiaceho momentu, požiadavky na preťaženie a prostredie a pohon sa stane bezúdržbovou súčasťou stroja a nie opakujúcim sa problémom.

Ak chcete druhý názor na aplikáciu, od krivky čerpadla až po modernizáciu, naši inžinieri vám radi pomôžu určiť jej veľkosť, nastaviť ju a udržať ju v prevádzke roky.