Változó frekvenciájú meghajtás

Ezzel a cikkünkkel szeretnénk segítséget nyújtani a tökéletes frekvenciaváltó kiválasztásához. Először is beszéljünk arról mi is a frekvenciaváltó, hogyan nevezik még és mire alkalmazható.

Változó frekvenciájú meghajtó - (rövidítve: VFD)

Egy elektronikai eszköz, amelyet a váltakozó áramú (AC) villanymotor forgási sebességének változtatására terveztek, ami a villanymotor meghajtásához szolgáló elektromos áram frekvenciájának szabályozásával éri el. A frekvenciaváltót más néven állítható frekvenciájú meghajtót (AFD), mikrohajtásoknak, változó sebességű meghajtónak (VSD), váltakozó áramú meghajtásoknak vagy inverteres meghajtásoknak is nevezik. Mivel a feszültség a frekvenciával együtt változik, ezeket néha VVVF (változó feszültségű változó frekvenciájú) meghajtásoknak is nevezik.

Nézzük meg hol és miképp használható ez az eszköz.

Számos felhasználási területen találkozhatunk velük a háztartási és ipari területen, a kis eszközöktől, a fűtési, szellőztetési és hűtési (HVAC) rendszerektől a hatalmas ipari berendezésekig, például a kompresszorok vagy akár a szennyvíztelepek, daruk és esztergák vezérlésénél. De tág a felhasználási területek száma mivel alkalmazhatók az iparban, a bányáktól az iskolákon át az irodaházakig bárhol. Tulajdonképp minden olyan területen, ahol villanymotorokat kell vezérelni.

Miért is érdemes használni a frekvenciavátókat?

Jelentős hasznuk a motorok élettartamának növekedésében testesül meg leginkább, de számos esetben az energiahatékonyság fokozására is használjuk, emellett villamos hálózatot is kíméljük a motor indításkor fellépő feszültség eséstől.

A VFD előnyei általánosságban

• Energiatakarékos
• Komplex vezérlés egyszerű köntösben
• Korlátozott indítóáram
• Lágy működés
• Nagy teljesítmény
• Egyszerű telepítés

Hogyan válasszuk ki a legjobb VFD -t?

Az elektromos motorok indítási és lassítási sebességét a meghajtások/VFDk szabályozzák, és a motor túlterhelését is megakadályozzák. Ezek az eszközök rendkívül hasznosak a motor hatékonyságának növelésében a váltakozó áramú motorok alkalmazása során, ahol a fordulatszám szabályzás kiemelt fontosságú, de előtérbe kerülhet az energiatakarékosság is mint fő szempont. Mivel minden eszközben és rendszerben sok változót kell figyelembe venni, a tökéletes VFD megtalálása meglehetősen nagy körültekintést igénylő és bonyolult feladat lehet. Cikkünkkel igyekszünk segítséget nyújtani a választáshoz hasznos tippekkel és javaslatokkal.

A) Mekkora legyen a VFD?

A motor névleges áramára történő méretezés alapján kell kiválasztani. A frekvenciaváltók tervezésekor beépítenek olyan tartalék teljesítményt, amik dinamikus vezérlések, vészleállások esetén is biztosít tartalék energiát.

B) Melyiket válasszuk - feszültség/frekvencia meghajtást és vektorvezérlést?

A feszültség/frekvencia (V/F) meghajtás és a vektorvezérlés kiválasztása talán az első szempont, amiben döntést kell hozni a kiválasztásakor. Mindkét vezérlési mód használható sebesség visszacsatolással, például forgójeladóval (enkóder/resolver). Összességében a legtöbb VFD vezérlésű motor nyílt hurkú vezérléssel működik és a hajtás lágyindítását és az állítható forgási sebesség funkciók ellátását szolgálják. A vektorvezérléshez képest a V/F vezérlés egyszerűbb és gyakran alacsonyabb áron elérhető el. Ezenfelül hasznos abban az esetben is, ha a terhelés állandó és a fordulatszám magas, mivel könnyedén megakadályozhatjuk vele a motor túlmelegedését. A V/F hajtást általában olyan területekre ajánljuk, ahol a fordulatszám tartás lényeges, mint a ventilátorok vagy szivattyúk. Vektor vezérlést olyan területekre javasoljuk, ahol a nyomaték megléte fontos, mint az emelők és szállítószalagok.

A motor dinamikusabb vezérlését a vektorvezérlés biztosítja. A vektorvezérelt hajtás programozható úgy, hogy korlátozza a motor tengelye által kifejtett nyomatékot, függetlenül szabályozva a kimeneti frekvenciát és nyomatékot, például, hogy megakadályozza a szerszám törését esztergálás közben, ezzel egyenletes forgási sebességet biztosít a megmunkát munkadarab számára, függetlenül a terheléstől. A hajtást beállításának legfontosabb része a motor frekvenciaváltóhoz hangolása, hogy megfelelően ki lehessen használni a vektorvezérlés előnyeit, és a lehető legjobb hatékonysággal működjön.

C) Hogyan lassul a programozott meghajtás?

A villanymotor, ha a forgató nyomaték lassításkor növekszik, vagy a leállási idő rövidsége miatt a hajtásrendszer tehetetlensége nem teszi lehetővé a gyors megállítást, akkor a hajtott motor generátorrá válik, ami túlfeszültséget okoz a frekvenciaváltóban. Ha ez a túlfeszültség kritikus értéket ér el, hibakódot fog generálni és a frekvenciaváltó hibakóddal megáll. Azért, hogy a fékezési teljesítményt növelhessük a fékellenálláson alakítjuk hővé a generátor üzemben keletkező plusz energiát. A külső fékellenállásokat megfelelően kell méretezni. A hőt is el kell vezetni sok esetben, gyakran a vezérlőszekrényen kívüli installálással. Ezért gondosan mérlegelni kell a fékellenállások felszerelési helyét, valamint hővédelemmel kell ellátni a túlmelegedés ellen.

D) Hogyan csökkenthetőek a hálózatba visszakerülő felharmonikusok?

A felharmonikusok kialakulásáért az alkalmazott félvezetők a felelősek. Hatásuk teljesen nem szűntethetőek meg. Terhelés növekedésével hatásuk erősödik. Speciális mérőeszközökkel pontosan mérhetőek. Érdemes a tervezés során a rendszerbe folytótekercseket építeni, amik a felharmonikusok hatásait segítenek a szabványban előírt értékek alatt tartani. A gyártók pontosan megadják, milyen fojtótekercsek alkalmazásával lehet megfelelni az emissziós szabványoknak.

A kimeneti oldalon nincs szükség szűrésre, ha rövid néhány méteres vezetékkel csatlakozik a motor a frekvenciaváltóhoz. Ha a vezeték hosszabb vezetékkel csatlakozik, szükség lehet szinusz szűrő használatára. Gyártók megadják milyen vezeték hossz esetén elvárás ennek a szűrőnek az alkalmazása.

E) Milyen kábelezést kell használni? Milyen árnyékolást kell alkalmazni?

A frekvenciaváltós hajtással vezérelt villanymotorok tápellátásához használt kábelezés kiválasztása is fontos. A kábeleken vezetett magas frekvenciájú jelek mágneses interferenciát okoznak. Ennek ismeretében kell kábel típust kiválasztani. Minden esetben árnyékolt kábeleket alkalmazunk, ha analóg jeleket továbbítunk a motor vezetékek közelében. A vezetékeket a szabványnak és a gyártói ajánlásnak megfelelően kell kiválasztani. A motor kábelezést mindig távol kell vezetni minden egyenáramú vezérlő vezetékektől.

Néhány szakértői tipp a VFD kiválasztásához

• Határozza meg, hogy a frekvenciaváltó milyen igényeket kell, hogy kiszolgáljon

• Gondolja át miért van szüksége a frekvenciaváltóra

• Méretezze a névleges áramhoz az eszközt

• Határozza meg a bementi és kimeneti oldalon elvárt igényeket.

• Válassza ki a vezérlési módot.

• Ismerje az eszköz kommunikációs és programozási lehetőségeit

• Ne hagyja figyelmen kívül a telepítési és üzemeltetési követelményeket.

• Csökkentse a hálózatba visszatáplált zajokat.

Mit kell figyelembe venni a VFD kiválasztása előtt?

• Gondolja át hány motort akar vezérelni, adja össze a motorok névleges áramát és válassza a méretben következő méretű frekvenciaváltót.

• Ha a rendszer gyors terhelést vagy vészleállítást igényel, szükség lehet a frekvenciaváltó túlméretezésére.

• Vegye figyelembe, hogy a környezeti hőmérsékletet a motor és frekvenciaváltó méretezésekor. Magas környezeti hőmérséklet esetén a gyártó által megadott módon túl kell méretezni a hajtást.

• A kisebb teljesítményű motorok kisebb hatékonysággal bírnak, mint a nagyobbak. Frekvenciaváltó pozitív hatásai jobban mérhetőek a nagyobb motoroknál. Kisebb indítási áramok, egyenletes terhelés figyelhető meg.

• Korrozív gázokat tönkre tehetik a frekvenciaváltó elektromos paneljaira ültetett alkatrészeket, megmarhatják réz vezető sávokat. Ilyen környezet esetében javasolt zárt villamos dobozban elhelyezni az invertert.

• Frekvenciaváltók PID szabályzással is el vannak látva. A legkülönbözőbb szabályzó feladatok ellátása is megoldható a megfelelő érzékelők használatával.

• A frekvenciaváltó üzemeltetése során előfordulhat áram kimaradás. Néhány másodperces kimaradásokat hajtás megállítása nélkül tud kezelni az inverter.

Mi az az 5 kérdés, amit a vásárlóknak meg kell fontolniuk a VFD kiválasztásakor?

1) Mire használja a frekvenciaváltót milyen vezérlésre van szüksége? V/F, vektor

2) Milyen feszültség szintű az áramforrás, mekkora áram igényt tud fedezni jellemzői?

1f 230V / 3f 400V / milyen túláramvédelem van.

3) Milyen burkolatra van szükség? IP20 / IP55 / IP66

4) A kommunikációs lehetőségek fontossága? Milyen terepi buszokat használ.

5) Milyen támogatást és szolgáltatást kínál a gyártó?

Van-e olyan szakemberekből álló csoport a forgalmazónál, aki teljeskörű segítséget tud nyújtani az eszköz kiválasztásában, annak programozásában. Van-e rendelkezésre álló, részletes dokumentáció, amely segíti az eszköz megismerését. Milyen garanciális feltételeket biztosít a forgalmazó? Mennyire garantált a pótalkatrész, csereeszköz beszerzése.

KÖVETKEZTETÉS:

A felhasználóknak a megoldandó feladathoz a megfelelő frekvenciaváltót kell választaniuk. Az alkalmazások a változó nyomaték, az állandó nyomaték kategóriákba sorolhatók, és figyelembe kell venniük a kommunikációs protokollokat és a karbantartási stratégiákat, amikor kiválasztják a frekvenciaváltót.