Apa itu litar pemacu vfd: operasi, jenis dan aplikasinya

Terdapat banyak kilang dan kilang di dunia yang menggunakan pelbagai jenis motor berkuasa tinggi. Kerana penggunaan tenaga yang tinggi, kilang dan kilang akhirnya membayar sejumlah besar bil tenaga. Untuk mengatasi penggunaan kuasa yang tinggi dan untuk meningkatkan kecekapan, VFD diperkenalkan empat dekad yang lalu tetapi litar tidak cukup kuat.

VFD adalah bentuk pendek Pemacu Frekuensi Berubah atau pemacu frekuensi boleh laras. Frekuensi menentukan RPM motor dan dengan mengawal frekuensi AC RPM motor dapat dikawal. Berbagai jenis VFD terdapat di pasaran elektronik dan elektrik, mulai dari aplikasi berkaitan motor kecil hingga motor aruhan kuasa tinggi. Selain VFD tiga fasa, VFD fasa tunggal juga tersedia.

Litar VFD dan Pengoperasiannya

Litar VFD terdiri daripada tiga bahagian.

1. Bahagian penerus

2. Bahagian penapis

3. Bahagian pensuisan atau penyongsang.

Dalam gambar di bawah, ketiga-tiga bahagian ditunjukkan di dalam gambarajah blok. Ini adalah gambarajah blok litar asas VFD tiga fasa.

Bahagian Penyearah Litar VFD

bahagian penerus menggunakan 6 dioda. Diod D1, D2, dan D3 dihubungkan dengan rel positif dan dioda D4, D5 dan D6 dihubungkan dengan rel negatif. 6 diod tersebut bertindak sebagai jambatan dioda yang menukar isyarat AC tiga fasa menjadi rel DC tunggal. Tiga fasa R, B, dan Y dihubungkan merentasi diod. Bergantung pada polaritas gelombang sinusoidal, diod maju ke depan atau bias terbalik sehingga memberikan denyut positif atau nadi negatif pada rel positif dan negatif.

Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai cara penerus berfungsi, ikuti pautan sahaja.

Bahagian Penapis Litar VFD

Seperti yang kita ketahui, diod penyearah standard hanya menukar isyarat AC ke DC, tetapi isyarat DC keluaran tidak cukup lancar kerana ada riak AC yang bergantung pada frekuensi juga dikaitkan dengannya. Untuk membetulkan riak AC dan membuat output DC yang lancar, terdapat beberapa syarat penapis penolakan riak. Komponen standard untuk penapis adalah menggunakan pelbagai jenis kapasitor dan induktor. Di bahagian penapis, terutama kapasitor menyaring riak AC dan memberikan output DC yang lancar.

Dalam beberapa kes, jenis penapis lain juga digunakan untuk mengurangkan bunyi dan harmonik AC input.

Bahagian Pindah atau Inverter Litar VFD

Bahagian pensuisan atau penyongsang membalikkan DC ke AC. Dalam bahagian ini, pelbagai jenis suis elektronik digunakan, mulai dari transistor kuasa tinggi, IGBT atau MOSFET. Suis dihidupkan atau dimatikan dengan cepat dan beban menerima voltan berdenyut yang sangat serupa dengan AC. Kekerapan output berkadar dengan kadar beralih Kadar peralihan tinggi memberikan output frekuensi tinggi sedangkan kadar peralihan rendah memberikan output frekuensi rendah.

Jenis VFD yang berbeza

Bergantung pada bagaimana VFD menukar kuasa AC ke kuasa DC dan membuat pembetulan ada jenis VFD lain yang tersedia di pasaran.

Utama tiga jenis VFD adalah VSI , CSI, dan PWM .

VFD jenis VSI

VSI bermaksud penyongsang sumber voltan. Ini adalah jenis pemacu frekuensi berubah yang paling biasa. Dalam jenis VFD ini, jambatan dioda sederhana digunakan untuk menukar isyarat AC menjadi DC dan kapasitor digunakan untuk menyimpan tenaga. Litar pensuisan penyongsang menggunakan tenaga yang tersimpan dalam kapasitor dan memberikan output.

Kelebihan

1. Ia mempunyai julat kelajuan yang baik.

2. Kemudahan kawalan motor pelbagai. Pelbagai motor boleh dihubungkan dengan VFD jenis VSI tunggal.

3. Reka bentuk ringkas.

4. Ia menjimatkan dari segi pengeluaran dan pemasangan.

Kekurangan

1. Kerana kesan cogging, beban motor motor tersentak semasa keadaan mula dan berhenti.

2. Output menyediakan pelbagai jenis harmonik dan bunyi.

3.Jika kelajuan motor dikawal atau kelajuannya menurun, faktor daya keseluruhan terhambat yang mengakibatkan faktor daya lemah.

VFD jenis CSI

CSI bermaksud penyongsang sumber semasa. VFD jenis VSI dirancang sedemikian rupa sehingga dapat memberikan output voltan lancar bergantung pada julat frekuensi berubah-ubah tetapi dalam VFD jenis CSI, pembinaannya bergantung pada arus dan bukannya voltan. Juga, Dalam kes CSI, bukan penyearah jambatan dioda, penukar jambatan SCR digunakan. Tenaga output ditapis menggunakan induktor siri sebagai alternatif kapasitor untuk output arus lancar. VFD jenis CSI bertindak sama seperti penjana arus tetap. Daripada gelombang voltan persegi, VFD jenis CSI mampu memberikan gelombang arus persegi.

Kelebihan

1. Boleh dipercayai VFD jenis VSI.

2. Sokong motor aruhan tenaga kuda yang lebih tinggi di mana VSI bukan pilihan yang sesuai.

3. Reka bentuk ringkas.

4. Keupayaan pertumbuhan semula yang baik.

Kekurangan

1. Faktor daya keseluruhan lemah, terutama pada RPM rendah.

2. kesan cogging ada dan dapat menggetarkan batang motor semasa berjalan.

3. Ia tidak sesuai untuk operasi multi-motor berkenaan dengan VSI.

VFD jenis PWM

Ini adalah versi VFD jenis VSI yang diperbaiki dan diubah. PWM bermaksud modulasi lebar nadi. Dengan menggunakan teknik PWM, VFD mampu memberikan output voltan stabil yang dikekalkan dengan nisbah frekuensi. Pembinaan menggunakan jambatan diod untuk membetulkan isyarat AC menjadi isyarat DC. Litar beralih mengawal kitaran tugas dalam julat frekuensi berubah. Pengatur tambahan digunakan untuk mengatur output PWM untuk memberikan voltan dan arus yang stabil dan tepat ke Beban.

Kelebihan

1. Tiada kesan tersumbat atau tersentak.

2. Julat kelajuan dan kawalan yang luas.

3. Terdiri daripada pelbagai jenis litar perlindungan.

4. Faktor kuasa berterusan.

5. Meningkatkan kecekapan yang sangat tinggi.

6. cekap tenaga

Kekurangan

1. Kompleks untuk merancang.

2. Kompleks berkenaan dengan pelaksanaannya.

3. Memerlukan perkakasan tambahan.

4. Penjanaan bunyi yang terdengar di litar pemandu.

5. Penyelesaian kos.

Bagaimana memilih VFD untuk Aplikasi saya?

Untuk memilih VFD yang sesuai untuk aplikasi tertentu, diperlukan pemahaman yang baik mengenai beban. Jenis motor yang berbeza menghasilkan pelbagai jenis tork. Dalam beberapa aplikasi tork tetap diperlukan sedangkan pada aplikasi lain tork perlu dikawal. Beban merentasi motor juga menentukan faktor spesifikasi motor, terutamanya peringkat Daya.

Untuk memilih VFD yang sesuai untuk aplikasi yang betul, kita perlu menilai atau mempertimbangkan perkara-perkara berikut.

1. Kuasa kuda motor

2. Kosnya

3. Persekitaran operasi VFD dan motor

4. Fasa tunggal atau tiga fasa

5. VFD tunggal dengan motor tunggal atau VFD tunggal dengan pelbagai motor

6. Keperluan ciri kawalan tambahan

Kelebihan VFD

Terdapat banyak sebab mengapa VFD menjadi pilihan popular bagi pengguna di mana pengawal lain tersedia. Sebab yang paling penting untuk populariti VFD adalah keupayaan penggunaan tenaga yang rendah dan kos persediaan awal. VFD menawarkan kecekapan tinggi dari segi penggunaan tenaga selain daripada alat kawalan dalam segmen yang sama. Oleh kerana itu, sekiranya terdapat kilang dan kilang besar di mana motor tenaga kuda yang lebih besar diperlukan, VFD menawarkan penggunaan tenaga yang rendah sehingga menurunkan jumlah bil tenaga dan memberikan peluang menjimatkan kos.

VFD menghadkan arus masuk semasa keadaan motor dan berhenti motor, yang juga mengurangkan beban masuk di saluran bekalan, dan juga memberikan margin keselamatan bagi motor yang mahal.

Selain kelebihan di atas, VFD dapat menurunkan kos penyelenggaraan sistem. Tidak perlu operasi sambungan elektrik dan kawalan tambahan yang mahal. Terdapat pilihan untuk menyambungkan beberapa motor yang dapat dikendalikan menggunakan VFD tunggal yang seterusnya mengurangkan kos penyediaan sistem tambahan.

Kekurangan VFD

Walau bagaimanapun, di sebalik kelebihan di atas, terdapat beberapa kelemahan yang juga berkaitan dengan sistem VFD. Kelemahan utama sistem VFD adalah pelaburan persediaan awal. Untuk kilang atau kilang di mana pelbagai motor tenaga kuda tinggi perlu dikawal menggunakan VFD, memerlukan pelaburan yang tinggi.

Juga, VFD menyebabkan pemanasan motor dan memerlukan pembinaan motor khas. Pembinaannya memerlukan jenis khas penebat Motor, serta motor perlu dinyatakan untuk aplikasi yang diberi nilai inverter.

Kelemahan utama lain dari VFD adalah bahawa talian kuasa sumber utama sangat terganggu dengan penyelewengan, harmonik takaran garis. Oleh kerana itu, peranti lain yang disambungkan dalam talian kuasa yang sama juga terganggu semasa keadaan operasi.

Walau bagaimanapun, kemajuan industri semikonduktor moden telah meningkatkan pembinaan sistem VFD moden. Sebelum era peranti keadaan pepejal, mesin putar adalah komponen utama yang digunakan untuk membuat VFD. Pada era mikropemproses moden, VFD dilengkapi dengan pelbagai jenis perlindungan seperti undervoltage, overvoltage, thermal overload protection dll dengan kemudahan kawalan yang betul. Aplikasi Motor dalam industri bertanggungjawab untuk 25% penggunaan tenaga elektrik di dunia, yang dapat dikendalikan dengan cekap menggunakan VFD.