Pogon s promjenjivom frekvencijom (VFD), također poznat kao pogon s podesivom frekvencijom, pogon s podesivom brzinom, inverter ili pogon naizmjenične struje, je tip kontrolera motora koji pokreće električni motor mijenjajući frekvenciju i napon koji se dovodi do elektromotora. Kao dobavljač VFD-a, često me pitaju o tome kako VFD utiče na obrtni moment motora. U ovom postu na blogu ću se pozabaviti odnosom između VFD-a i obrtnog momenta motora, istražujući principe, faktore i praktične implikacije.
Razumevanje obrtnog momenta motora
Prije nego što raspravljamo o tome kako VFD utječe na okretni moment motora, bitno je razumjeti što je obrtni moment motora. Obrtni moment je sila rotacije koju proizvodi motor, a koja je odgovorna za pokretanje opterećenja. Mjeri se u njutn - metrima (N·m) ili stopama - funti (ft - lb). Količina obrtnog momenta koju motor može proizvesti ovisi o nekoliko faktora, uključujući dizajn motora, primijenjeni napon i frekvenciju napajanja.
U standardnom AC motoru, karakteristika moment-brzina je relativno fiksna. Pri malim brzinama, motor može proizvesti veliki obrtni moment, što je korisno za pokretanje teških opterećenja. Kako se brzina povećava, okretni moment se obično smanjuje. Ova karakteristika je određena magnetnim poljem motora i interakcijom između statora i rotora.
Kako VFD rade
VFD radi pretvaranjem dolaznog AC napajanja u istosmjernu struju preko ispravljača. Zatim, inverterska sekcija pretvara istosmjernu snagu natrag u AC napajanje s promjenjivom frekvencijom i naponom. Podešavanjem frekvencije i napona, VFD može kontrolirati brzinu i okretni moment motora.
Osnovni princip iza VFD-a je V/f (napon-frekvencija) odnos. Kod AC motora, magnetni tok u motoru je proporcionalan V/f omjeru. Da bi se održao konstantan magnetni tok (a time i sposobnost stvaranja konstantnog momenta), napon se mora podesiti proporcionalno frekvenciji. Na primjer, ako se frekvencija smanji na polovinu nazivne frekvencije, napon bi također trebao biti smanjen na polovicu kako bi se omjer V/f održao konstantnim.
Efekti VFD-a na obrtni moment motora
Rad sa konstantnim obrtnim momentom
U mnogim aplikacijama, kao što su transporteri, pumpe sa pozitivnim pomakom i dizalice, potreban je konstantan obrtni moment u širokom rasponu brzina. VFD može postići konstantan rad obrtnog momenta održavanjem konstantnog V/f omjera. Kada se frekvencija smanji, napon se također smanjuje proporcionalno, osiguravajući da magnetni tok u motoru ostane konstantan. Kao rezultat toga, motor može proizvesti istu količinu obrtnog momenta pri nižim brzinama kao i pri nazivnoj brzini.
Na primjer, ako je motor ocijenjen za 100 N·m obrtnog momenta pri 1500 RPM i 50 Hz, kada VFD smanji frekvenciju na 25 Hz, napon se također prepolovi. Motor i dalje može proizvesti 100 N·m obrtnog momenta pri 750 o/min, što mu omogućava da efikasno pokreće opterećenje pri nižoj brzini. Ova operacija konstantnog momenta je ključna za aplikacije u kojima opterećenje zahtijeva konzistentan iznos sile bez obzira na brzinu.
Rad sa varijabilnim obrtnim momentom
Neke aplikacije, kao što su centrifugalne pumpe i ventilatori, imaju varijabilni zahtjev za okretnim momentom. Moment koji zahtijevaju ova opterećenja proporcionalan je kvadratu brzine. VFD može optimizirati potrošnju energije u ovim aplikacijama podešavanjem napona i frekvencije prema zahtjevima zakretnog momenta opterećenja.
Kako se brzina centrifugalne pumpe ili ventilatora smanjuje, okretni moment potreban za opterećenje značajno se smanjuje. VFD može agresivnije smanjiti napon i frekvenciju nego u primjenama s konstantnim momentom, štedeći energiju. Na primjer, ako se brzina ventilatora smanji na polovinu njegove nazivne brzine, okretni moment potreban ventilatoru se smanjuje na jednu četvrtinu nazivnog momenta. VFD može prilagoditi napon i frekvenciju u skladu s tim, što rezultira značajnim uštedama energije.
Visoki obrtni moment pokretanja
Jedna od značajnih prednosti korišćenja VFD-a je njegova sposobnost da obezbedi pokretanje visokog obrtnog momenta. U direktnom on-line (DOL) pokretanju AC motora, motor povlači veliku udarnu struju, što može uzrokovati pad napona u napajanju i mehaničko opterećenje motora i opterećenja. VFD, s druge strane, može postepeno povećavati frekvenciju i napon, omogućavajući motoru da se nesmetano pokrene s velikim obrtnim momentom.
VFD može kontrolirati brzinu ubrzanja, osiguravajući da motor postigne željenu brzinu bez preopterećenja sistema. Ovo je posebno korisno za aplikacije sa velikim početnim opterećenjem, kao što su drobilice i mikseri. Pružajući pokretanje s velikim obrtnim momentom, VFD može produžiti vijek trajanja motora i smanjiti troškove održavanja.
Faktori koji utječu na moment - VFD odnos
Dizajn motora
Dizajn motora igra ključnu ulogu u tome kako reaguje na VFD. Različiti tipovi motora, kao što su asinkroni motori i sinhroni motori s permanentnim magnetima, imaju različite karakteristike obrtnog momenta i brzine. Indukcijski motori se široko koriste s VFD-ima zbog svoje robusnosti i relativno niske cijene. Međutim, oni mogu imati neka ograničenja u pogledu rada velike brzine i efikasnosti u poređenju sa sinhronim motorima s permanentnim magnetima.
Konfiguracija namotaja motora, broj polova i dizajn rotora također mogu utjecati na proizvodnju obrtnog momenta kada se koristi VFD. Na primjer, motor s većim brojem polova imat će nižu sinhronu brzinu i može zahtijevati različite V/f postavke da bi se postigla optimalna izvedba momenta.
VFD postavke
Postavke VFD-a, kao što su vremena ubrzanja i usporavanja, ograničenje momenta i V/f kriva, mogu značajno utjecati na moment motora. Vremena ubrzanja i usporavanja određuju koliko brzo motor postiže željenu brzinu. Ako je vrijeme ubrzanja prekratko, motor možda neće moći proizvesti dovoljno obrtnog momenta za ubrzanje opterećenja, što će rezultirati prekostrujnim okidanjima.
Postavka ograničenja momenta omogućava korisniku da ograniči maksimalni moment koji motor može proizvesti. Ovo je korisno za zaštitu motora i tereta od oštećenja. Postavka V/f krivulje može se podesiti kako bi se optimizirala karakteristika obrtnog momenta i brzine za različite primjene. Neki VFD-ovi nude višestruke V/f krive, kao što su linearne, kvadratne i prilagođene krive, kako bi zadovoljile specifične zahtjeve opterećenja.
Karakteristike opterećenja
Karakteristike opterećenja, kao što su inercija, trenje i vrsta opterećenja (konstantni obrtni moment ili promenljivi obrtni moment), takođe utiču na odnos obrtnog momenta i VFD. Opterećenje velike inercije zahtijeva više obrtnog momenta za ubrzanje i usporavanje. VFD mora biti odgovarajuće veličine i konfigurisan da podnese zahtjeve visokog obrtnog momenta tokom ovih prelaznih perioda.
Trenje u teretu također može utjecati na okretni moment potreban za pokretanje tereta. Ako postoji prekomjerno trenje, motor može zahtijevati više obrtnog momenta da ga savlada. Razumijevanje karakteristika opterećenja je ključno za odabir pravog VFD-a i postavljanje odgovarajućih parametara kako bi se osigurale optimalne performanse okretnog momenta.
Praktične implikacije za odabir i primjenu VFD
Prilikom odabira VFD-a za određenu primjenu, ključno je uzeti u obzir zahtjeve zakretnog momenta opterećenja. Za primjene s konstantnim momentom neophodan je VFD koji može održavati konstantan V/f omjer u širokom rasponu brzina.22KW VFDje odlična opcija za mnoge primjene konstantnog obrtnog momenta sa zahtjevom za snagom oko 22 KW.
Za aplikacije sa promenljivim obrtnim momentom, prednost je VFD sa naprednim karakteristikama za uštedu energije i mogućnošću podešavanja V/f odnosa prema zahtevima obrtnog momenta opterećenja.VFD za motorenudi niz VFD-ova pogodnih za različite primjene motora, uključujući one s promjenjivim opterećenjem zakretnog momenta.
Osim toga, VFD bi trebao biti odgovarajuće veličine da podnese nazivnu struju motora i zahtjeve vršnog momenta tokom startnih i prelaznih perioda. Prevelika ili manja veličina VFD-a može dovesti do loših performansi, povećane potrošnje energije i potencijalnog oštećenja motora i VFD-a.
Zaključak
Kao dobavljač VFD-a, razumijem važnost kako VFD utječe na okretni moment motora. VFD može da obezbedi rad sa konstantnim obrtnim momentom za aplikacije koje zahtevaju konzistentnu količinu sile, rad sa promenljivim obrtnim momentom za energetski efikasan rad u aplikacijama sa promenljivim opterećenjima obrtnog momenta i pokretanje sa velikim obrtnim momentom za aplikacije sa velikim opterećenjem.
Razumijevanjem principa rada VFD-a, faktora koji utiču na odnos momenta i VFD-a i praktičnih implikacija za odabir i primjenu VFD-a, korisnici mogu donijeti informirane odluke kada biraju VFD za svoje motorne sisteme. Ako tražite pouzdano VFD rješenje za vašu primjenu motora, bilo da se radi o a22KW VFD, aVFD za motore, ili anInverter Drive, slobodno nas kontaktirajte za više informacija i za razgovor o vašim specifičnim zahtjevima. Spremni smo da vam pomognemo u pronalaženju savršenog VFD-a za vaše potrebe.
Reference
- Boldea, I., & Nasar, SA (1999). Električni pogoni: Uvod. CRC Press.
- Fitzgerald, AE, Kingsley, C., Jr., & Umans, SD (2003). Električne mašine. McGraw - Hill.
- Krause, PC, Wasynczuk, O., & Sudhoff, SD (2002). Analiza električnih mašina i pogonskih sistema. Wiley - Interscience.