V oblasti priemyselnej automatizácie a riadenia výkonu zohrávajú kľúčovú úlohu premenlivé frekvenčné frekvenčné jednotky prevodníka (VFD). Ako vedúci frekvenčný prevodník VFD som bol svedkom z prvej ruky rôzne aplikácie a kritický význam pochopenia toho, ako sa výstupné napätie VFD mení s frekvenciou. Tieto znalosti sú nevyhnutné nielen pre inžinierov a technikov, ale aj pre koncov - používateľov, ktorí sa spoliehajú na VFD, aby optimalizovali výkon svojich elektrických zariadení.
Základné princípy VFD
Predtým, ako sa ponoríte do vzťahu medzi výstupným napätím a frekvenciou, je nevyhnutné porozumieť základnému pracovnému princípu VFD. VFD je elektronické zariadenie, ktoré riadi rýchlosť motora striedavého prúdu (AC) zmenou frekvencie a napätia dodávaného do motora. Pozostáva z troch hlavných sekcií: usmerňovač, DC zbernica a menič.
Usmerňovač prevádza prichádzajúci striedavý prúd na napájanie priameho prúdu (DC). Jednosmerný výkon sa potom uloží do zbernice DC, ktorý pôsobí ako energetická nádrž. Invertor berie DC výkon z zbernice DC a prevádza ho späť do striedavého výkonu s variabilnou frekvenciou a napätím. Tento premenný striedavý výkon sa potom dodáva do motora, čo umožňuje presné riadenie rýchlosti motora.
Vzťah V/F (napätie - do - frekvencia)
Najzákladnejším vzťahom medzi výstupným napätím a frekvenciou VFD je pomer V/F. V typickom VFD je výstupné napätie úmerné výstupnej frekvencii až po menovanú frekvenciu motora. Tento vzťah je založený na skutočnosti, že magnetický tok v striedavom motore je úmerný pomeru aplikovaného napätia k frekvencii (V/F).
Matematicky možno vzťah vyjadriť ako:
[V = k \ krát f]
kde (v) je výstupné napätie, (f) je výstupná frekvencia a (k) je konštanta známa ako pomer V/F. Napríklad, ak je motor navrhnutý tak, aby pracoval pri 460 V a 60 Hz, pomer V/F je (\ frac {460} {60} \ cca7.67) V/Hz. Keď VFD pracuje pri nižšej frekvencii, povedzme 30 Hz, výstupné napätie bude (v = 7,67 \ tim30 = 230) V, aby sa udržal rovnaký magnetický tok v motore.
Udržiavanie konštantného pomeru V/F je rozhodujúce, pretože ak je pomer V/F príliš vysoký, motor zažije nadmernú magnetizáciu, čo vedie k zvýšenému stratám železa, prehriatiu a potenciálne poškodeniu motora. Na druhej strane, ak je pomer V/F príliš nízky, motor bude mať nedostatočný krútiaci moment na pohon zaťaženia.
Prevádzka pod menovkou frekvenciou
Keď VFD pracuje pod menovkou frekvenciou motora, výstupné napätie je upravené v pomere k frekvencii, aby sa udržal konštantný pomer V/F. To umožňuje motoru pracovať pri znížených rýchlostiach a zároveň poskytuje dostatočný krútiaci moment na pohon zaťaženia.
Napríklad v systéme dopravného pásu, ak je motor hodnotený pri 60 Hz a 460 V, a dopravník musí bežať pri polovičnej rýchlosti (30 Hz), VFD bude výstupné napätie približne 230 V. To zaisťuje, že magnetický tok motora zostáva konštantný a motor môže pracovať efektívne pri zmenenej rýchlosti.
Prevádzka nad menovitá frekvencia
Keď VFD pracuje nad menovitá frekvencia motora, výstupné napätie sa nemôže zvýšiť za menovité napätie motora. V tomto prípade pomer V/F klesá. Keď sa frekvencia zvyšuje, znižuje sa magnetický tok v motore a tiež sa znižuje krútiaci moment motora.
Napríklad, ak je motor hodnotený pri 60 Hz a 460 V a VFD je nastavený tak, aby pracoval pri 90 Hz, výstupné napätie zostane pri 460 V. V/Hz, čo je nižšie ako hodnotený pomer V/Frac {460} {90} \ približne5.11) v/Hz. Výsledkom je, že krútiaci moment motora sa zníži a motor bude fungovať v konštantnej oblasti energie.
Vplyv charakteristík záťaže
Vzťah medzi výstupným napätím a frekvenciou tiež závisí od charakteristík záťaže. Existujú tri hlavné typy zaťaženia: konštantné - zaťaženie krútiaceho momentu, premenné - zaťaženie krútiaceho momentu a konštantné - napájacie zaťaženie.
- Konštantné - zaťaženie krútiaceho momentu: Tieto zaťaženia vyžadujú konštantné množstvo krútiaceho momentu bez ohľadu na rýchlosť. Príklady zahŕňajú dopravníky, pozitívne - posuvné čerpadlá a drviny. V prípade konštantného zaťaženia krútiaceho momentu musí VFD udržiavať konštantný pomer V/F v celom rozsahu rýchlosti, aby sa zabezpečilo, že motor môže zabezpečiť dostatočný krútiaci moment.
- Variabilné - zaťaženie krútiaceho momentu: Tieto zaťaženia majú požiadavku krútiaceho momentu, ktorá sa mení s štvorcom rýchlosti. Príklady zahŕňajú odstredivé čerpadlá a ventilátory. V prípade premenlivého zaťaženia krútiaceho momentu môže VFD znížiť pomer V/F pri nižších rýchlostiach, pretože požiadavka krútiaceho momentu je nižšia. To umožňuje úspory energie, pretože motor spotrebuje menej energie pri znížení rýchlosti.
- Konštantné - napájacie zaťaženie: Tieto zaťaženia vyžadujú konštantné množstvo energie bez ohľadu na rýchlosť. Príklady zahŕňajú obrábacie náradie a niektoré typy navíjacích strojov. Pri konštantnom zaťažení energie pracuje VFD v konštantnej - výkonovej oblasti nad menovitou frekvenciou, kde krútiaci moment klesá so zvyšujúcou sa rýchlosťou.
Aplikácie a úvahy
Pochopenie toho, ako je pre rôzne aplikácie nevyhnutné výstupné napätie VFD s frekvenciou. Napríklad v systéme HVAC (vykurovanie, vetranie a klimatizácia) sa VFD môže použiť na reguláciu rýchlosti ventilátorov a čerpadiel. Úpravou frekvencie a napätia podľa požiadaviek na zaťaženie môže systém fungovať efektívnejšie, čím sa zníži spotreba energie a prevádzkové náklady.
Pri výbere VFD pre konkrétnu aplikáciu je dôležité zvážiť menovité napätie a frekvenciu motora, charakteristiky zaťaženia a požadovaný rozsah rýchlosti. V našej spoločnosti ponúkame širokú škálu VFD na uspokojenie rôznych potrieb zákazníkov. Napríklad nášFrekvenčný prevodník 50 Hz až 60 Hz 3 fázje vhodný pre aplikácie, ktoré vyžadujú frekvenčnú konverziu z 50 Hz do 60 Hz v trojfázovom systéme. Náš5HP VFD jednofázový vstupje ideálny pre aplikácie s malými mierkami s jedným fázovým napájaním a10 hp vfdzvládne väčšie zaťaženie.
Záver
Záverom možno povedať, že výstupné napätie frekvenčného prevodníka VFD sa mení s frekvenciou dobre definovaným spôsobom na základe vzťahu V/F. Udržiavanie príslušného pomeru V/F je rozhodujúce pre efektívnu a spoľahlivú prevádzku AC motorov. Pochopením tohto vzťahu a zvážením charakteristík záťaže môžu používatelia optimalizovať výkon svojich elektrických zariadení a dosiahnuť významné úspory energie.
Ak máte záujem o naše produkty VFD Frekvence Converter alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa vzťahu medzi výstupným napätím a frekvenciou, neváhajte nás kontaktovať a požiadajte o podrobnú diskusiu a rokovania o obstarávaní. Zaviazali sme sa poskytovať vysoko kvalitné výrobky a profesionálnu technickú podporu, aby sme vyhovovali vašim špecifickým potrebám.
Odkazy
- „Variabilné frekvenčné jednotky: princípy, prevádzka a aplikácia,“ Thomas G. Habeck.
- „Elektrické motory: modelovanie, analýza a kontrola,“ od Bin Wu, Syr Hui a H. Alan Mantooth.