Что такое частотно-регулируемый привод?
Частотно-регулируемый привод (ЧРП) — это электронное устройство управления, используемое для обеспечения регулируемого управления скоростью двигателей переменного и постоянного тока. Наиболее распространенными типами двигателей переменного тока являются асинхронные двигатели переменного тока или асинхронные двигатели. Преимущества использования ЧРП — это экономия энергии для вентиляторов и насосов систем HVAC, улучшенный крутящий момент двигателя и управление скоростью в промышленных приложениях, а также улучшенная защита двигателя.
Размеры двигателей для работы с частотно-регулируемым приводом:
Частотно-регулируемые приводы могут управлять двигателями мощностью от ¼ лошадиной силы при 120 вольтах однофазного тока до 20,000 киловатт при 11,000 вольтах трехфазного тока. Промышленные двигатели, как правило, трехфазные, и наиболее распространенное напряжение в США — 480 В. Другие распространенные напряжения — 230, 2300 и 4160 В. Двигатель предназначен для работы при различных напряжениях в зависимости от полюсов двигателя.
Двигатели предназначены для работы с постоянной скоростью, зависящей от количества полюсов в двигателе. Частота напряжения, подаваемого на двигатель, определяет скорость двигателя. Эта скорость является функцией приложенной частоты, умноженной на 120, деленной на количество полюсов на фазу.
Как ЧРП изменяет скорость двигателя:
VFD управляют двигателями, изменяя частоту от 0 до 60 циклов или Герц в секунду. Они также могут изменять частоты за пределами стандартного диапазона 0-60 Гц до 600 Гц. Как только частота превышает 600 Гц, приложение обычно становится высокоскоростным двигателем шпинделя. Как только частота превышает 600 Гц, приложение обычно становится высокоскоростным двигателем шпинделя. VFD изменяет входную частоту, регулируя выходную частоту переменного тока синусоиды на двигатель. Для достижения этого VFD имеет четыре основных компонента:
- Диодный выпрямитель или преобразовательная секция преобразует переменное напряжение частотой 60 Гц в постоянное напряжение через диодный выпрямитель.
- Секция шины постоянного тока сохраняет преобразованное напряжение переменного тока в конденсаторе. Для входа переменного тока 480 В пиковое напряжение на трехфазной шине постоянного тока может составлять 648 В постоянного тока (= 480 В x Sq. Rt. √1.82).
- Инверторная секция или IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) преобразует сохраненное постоянное напряжение в аналоговый переменный синусоидальный сигнал, называемый широтно-импульсной модуляцией, для имитации переменного сигнала. Широтно-импульсная модулированная волна имеет амплитуду (высоту), которая является максимальным входным напряжением, обычно 480 вольт, и рабочий цикл (ширину). Количество рабочих циклов в секунду является частотой в герцах, а скорость, с которой IGBT включается и выключается, является несущей частотой. Несущие частоты варьируются от 2,000 Гц до 15,000 Гц. Более высокие несущие частоты создают лучшие формы сигнала. Представьте себе выключатель света на стене, который позволяет напряжению и току питать лампочку. Напряжение и ток текут к лампочке со скоростью 60 циклов в секунду. Любое мерцание света слишком быстрое, чтобы его можно было обнаружить невооруженным глазом.
- Секция управления VFD определяет напряжение и частоту или число рабочих циклов, отправляемых на двигатель. Двигатель использует широтно-импульсную модулированную форму волны для управления скоростью двигателя.
Эволюция частотно-регулируемых приводов
VFD со временем эволюционировали, но базовая функциональность осталась. Они используются во многих приложениях и помогают отраслям развиваться. С текущим всплеском IIoT и интеллектуального производства VFD станут неотъемлемой частью улучшения процессов и предоставления значимых данных, которые помогут производителям стать лидерами в своих отраслях.