Ovládací panel VFD

Príslušné štandardy

UL 508A

IEC61000-4 《Zmena a doplnenie 1-elektromagnetickej kompatibility (EMC)》

Funkcia

• Vynikajúci výkon
• Úsporný
• Vysoká účinnosť
  
  
  

Výkonnostné štandardy produktu

GB/T 12668.3-2012: Elektrické jednotky s premenlivou rýchlosťou-časť 3: Požiadavky na elektromagnetickú kompatibilitu a špecifické testovacie metódy

IEC 61800-2: 2021: Nastaviteľné systémy elektrického pohonu elektrického pohonu - časť 2: Všeobecné požiadavky - špecifikácie hodnotenia pre nastaviteľné systémy napájacieho pohonu rýchlosti

IEC 60204-1: 2021: Bezpečnosť strojov - elektrické vybavenie strojov - časť 1: Všeobecné požiadavky

IEC 61000-6-2: 2016: Elektromagnetická kompatibilita (EMC)-časť 6-2: Generické štandardy-štandard imunity pre priemyselné prostredie

Aplikácia

Ovládací panel VFD sa široko používa s výrobnými linkami, čerpadlami, ventilátormi, klimatizačnými prostriedkami, výťahmi, logistickými skladmi, metalurgiou a rôznymi ďalšími priemyselnými scenármi.

Dôležitosť technológie VFD

Technológia variabilnej frekvenčnej jednotky (VFD) je základným kameňom modernej priemyselnej automatizácie a ponúka kritický pokrok v oblasti efektívnosti, riadenia a životnosti zariadení. Presným riadením rýchlosti a krútiaceho momentu elektrických motorov poskytujú VFD významné výhody oproti tradičným motorovým systémom s pevnou rýchlosťou.

Medzi hlavné výhody technológie VFD patrí:

• Úspory energie: Jednou z najpútavejších výhod je podstatné zníženie spotreby energie. V aplikáciách, ako sú čerpadlá a fanúšikovia, spotreba energie motora priamo súvisí s kockou svojej rýchlosti; Dokonca aj malé zníženie rýchlosti môže viesť k významným úsporám energie, často znižuje spotrebu energie takmer o 50% iba pri znížení rýchlosti 20%. Táto schopnosť umožňuje strojom porovnávať spotrebu energie so skutočným dopytom po zaťažení, minimalizuje odpad a znižuje prevádzkové náklady.
• Vylepšené riadenie procesu: VFD umožňujú presné a nastaviteľné riadenie rýchlosti, zrýchlenia a krútiaceho momentu motora. To vedie k plynulejšej prevádzke, ako je napríklad mäkké štarty, ktoré postupne zvyšujú rýchlosť motora, čím sa znižuje mechanické napätie na pásoch, prevodových stupňoch a spojkách. Táto úroveň kontroly je rozhodujúca v aplikáciách, ktoré si vyžadujú vysokú presnosť, od výrobných dopravných systémov až po aplikácie HVAC, čím sa zabezpečuje lepšia kvalita produktu a konzistentný výkon.
• Životnosť predĺženej zariadenia: Znížením mechanického napätia počas spustenia a prevádzky VFD minimalizujú opotrebenie motorov a pripojených zariadení. Táto plynulejšia prevádzka vedie k dlhšej životnosti mechanických komponentov a znižuje frekvenciu údržby a prestojov. Ďalej, VFD ponúkajú zlepšenú ochranu motorov pred problémami, ako je tepelné preťaženie, prepätie a podkladanie.

Základné komponenty panela VFD

Ovládací panel s premenlivou frekvenčnou jednotkou (VFD) je zostava rôznych komponentov, ktoré spolupracujú na bezpečnom ovládaní motora. Zatiaľ čo samotný VFD je centrálnym komponentom, panel integruje ďalšie kritické zariadenia na zabezpečenie ochrany, prevádzkovej stability a kontroly používateľov.

Jednotka premennej frekvencie (VFD)

V centre panela je VFD, tiež známa ako AC Drive alebo Inverter. Toto sofistikované elektronické zariadenie je zodpovedné za premenu pevnej frekvencie a napätia z prichádzajúceho napájania na variabilnú frekvenciu a výstup napätia. Tento proces umožňuje presnú kontrolu nad rýchlosťou a krútiacim momentom motora. VFD sa skladá z troch primárnych sekcií: usmerňovač, DC Link a menič.

Elektrické časti

Na podporu VFD a ochranu celého systému obsahuje ovládací panel niekoľko elektrických komponentov kľúčov:

• Ističe a poistky: Jedná sa o základné ochranné zariadenia umiestnené pri vstupnom napájaní. Chráni VFD a ďalšie komponenty pred poškodením prerušením obvodu v prípade skratu alebo preťaženia. Slúžia tiež ako prostriedok na bezpečné odpojenie energie na údržbu.
• Line reaktory a harmonické filtre: Linkový reaktor je induktor nainštalovaný pred VFD na zmiernenie harmonických a špičiek napätia z napájacieho vedenia, zlepšovanie kvality energie a ochranu pohonu. Na efektívnejšie zníženie harmonického skreslenia, ktoré môže negatívne ovplyvniť iné zariadenia na rovnakej elektrickej sieti, sa môže použiť harmonický filter.
• Stykače a obtokové zariadenia: Stmator sa môže použiť na zapojenie alebo odpojenie VFD z motora. Obtokový stykač umožňuje prevádzkovať motor priamo z hlavného napájacieho zdroja, ktorý obchádza VFD. Toto je rozhodujúca vlastnosť pre kritické aplikácie, v ktorých musí systém naďalej fungovať, aj keď VFD zlyhá alebo vyžaduje údržbu.
• Chladiaci systém: VFD vytvárajú počas prevádzky značné množstvo tepla. Aby sa zabránilo prehriatiu a zabezpečenie spoľahlivosti, riadiace panely sú vybavené chladiacimi systémami, ktoré môžu zahŕňať chladiace ventilátory alebo klimatizačné jednotky, najmä v horúcom prostredí.

Jednotka riadenia a rozhrania

Táto časť panela umožňuje ľudskú interakciu a monitorovanie systému:

• Rozhranie operátora (HMI): Predná časť panela zvyčajne obsahuje rozhranie operátora, napríklad klávesnicu, dotykovú obrazovku alebo tlačidlá a indikátorové svetlá. To umožňuje operátorom naštartovať a zastaviť motor, upravovať jeho rýchlosť, monitorovať prevádzkový stav (napr. Rýchlosť, prúd) a zobraziť akékoľvek poruchy alebo alarmy. Tieto rozhrania sa môžu pohybovať od jednoduchých tlačidiel po pokročilé dotykové obrazovky, ktoré sa integrujú s väčšími riadiacimi systémami.

Ako funguje ovládací panel VFD

Kabinet VFD manipuluje s elektrickou energiou trojstupňovým procesom, aby sa presne riadila rýchlosť motora. Tento proces sa vyskytuje v rámci samotnej premennej frekvenčnej jednotky, ktorá je centrálnou súčasťou umiestnenou a chránenou panelom.

Konverzia AC až DC (rektifikácia)

Proces sa začína, keď štandardný napájací striedavý prúd s pevnou frekvenciou z inžinierskej linky vstúpi do VFD. Prvou fázou vo vnútri pohonu je prevodník alebo usmerňovač, ktorý sa zvyčajne skladá zo série diód. Jedinou funkciou tejto časti je transformácia prichádzajúceho napätia striedavého prúdu na jednosmerné napätie. Výstupom tejto fázy je pulzujúce DC napätie.

DC zbernica a filtrovanie

Pulzujúce jednosmerné napätie z usmerňovača sa potom odošle do jednosmernej zbernice, známe tiež ako DC Link. Táto stredná fáza pozostáva z veľkých kondenzátorov, ktoré filtrujú a vyhladzujú pulzácie a vytvárajú čisté a stabilné jednosmerné napätie. Kondenzátory pôsobia ako nádrž a ukladajú elektrickú energiu, ktorá sa má využívať v konečnej fáze.

Konverzia DC na AC (inverzia)

Toto je kritická fáza, v ktorej dôjde k kontrole. Poslednou časťou VFD je menič. Berie hladké jednosmerné napätie z jednosmernej zbernice a pomocou vysokorýchlostných tranzistorov (ako izolované bipolárne tranzistory alebo IGBT), synteticky vytvára nový výstup striedavého napätia. Zapnutím a vypínaním týchto tranzistorov veľmi vysokou rýchlosťou sa na konštrukciu simulovanej vlny sínusovej vlny AC použije technika známa ako modulácia šírky impulzov (PWM). Je dôležité, že napätie aj frekvencia tohto nového výstupu striedavého prúdu sú plne nastaviteľné.

Dosiahnutie presnej kontroly motora

Rýchlosť striedavého motora je priamo úmerná frekvencii dodávanej energie. Presnou kontrolou frekvencie syntetizovaného výstupu striedavého prúdu z meniča môže VFD diktovať presnú rýchlosť, pri ktorej sa motor otočí. Napríklad na spustenie motora 60 Hz pri polovičnej rýchlosti, VFD výslovuje frekvenciu 30 Hz. VFD tiež upravuje výstupné napätie v pomere k frekvencii (udržiavanie konštantného voltov na Hertz alebo V/Hz), aby sa zabezpečil potrebný krútiaci moment a zabránil tomu, aby motor kreslil nadmerný prúd a prehriatie. Celý tento proces umožňuje hladké a bezprostredné ovládanie rýchlosti motora od takmer nuly až po plnej hodnotenej rýchlosti a dokonca aj za ňou.

Bežné aplikácie panelov VFD

Hnacie panely VFD sú univerzálne a široko používané v mnohých odvetviach na zlepšenie riadenia motora, zlepšenie energetickej účinnosti a optimalizáciu procesov. Vďaka svojej schopnosti presne riadiť rýchlosť motorov ich robí neoceniteľnými v rôznych aplikáciách, od stavebných služieb po ťažké priemyselné operácie.

HVAC systémy

Pri zahrievaní, vetraní a klimatizačných systémoch (HVAC) sú VFD rozhodujúce pre riadenie ventilátorov, čerpadiel a kompresorov. Upravením rýchlosti motora tak, aby zodpovedali požiadavke na vykurovanie alebo chladenia budovy v reálnom čase, môžu VFD výrazne znížiť spotrebu energie. Napríklad spomalenie motora ventilátora o 20% môže mať za následok úspory energie takmer 50%. Táto presná kontrola tiež vedie k stabilnejším úrovniam teploty a tlaku, zlepšuje pohodlie cestujúcich a predlžuje životnosť zariadenia znížením mechanického napätia z náhlych štartov a zastavení.

Čerpadlá a čistenie vody

Panely VFD sa často používajú vo vode a manažmente odpadových vôd. V aplikáciách čerpadla studne môže VFD udržiavať konštantný tlak vody napriek kolísajúcemu dopytu nastavením rýchlosti čerpadla. Tým sa eliminuje častá cyklistika zapínania/vypnutia motora čerpadla, ktorá šetrí energiu a rozširuje životnosť motora. Vo vodných úpravách sa VFD používajú na kontrolu čerpadiel a dúchadiel, čo umožňuje presnú reguláciu prietokových rýchlosti a prevzdušňovacích procesov, čo je nevyhnutné na účinné ošetrenie. Môžu tiež pomôcť zmierniť problémy, ako je vodné kladivo poskytnutím mäkkého štartu a zastavenia čerpadiel.

Priemyselné a výroba

V priemyselnom sektore sú panely VFD nevyhnutné pre širokú škálu strojov. Aplikácie zahŕňajú:

• Dopravné systémy: VFD umožňujú upravenie rýchlosti dopravníkov na základe výrobných potrieb, zabezpečujú hladkú prevádzku a synchronizáciu s inými procesmi.
• Čerpadlá, kompresory a ventilátory: Podobne ako v systémoch HVAC sa VFD používajú na kontrolu priemyselných čerpadiel, kompresorov a ventilátorov, ktoré zodpovedajú výstupu s dopytom po procese, úspory energie.
• Obrábací náradie: V zariadeniach, ako sú mixéry, brúsky a sústruhy, poskytujú VFD presnú rýchlosť a riadenie krútiaceho momentu potrebnú pre kvalitu a konzistenciu produktu.