Какво представлява задвижването с променлива честота (VFD)? Как работи, видове и как да изберете правилния

Задвижването с променлива честота (VFD) е моторен контролер, който променя честотата и напрежението, подавани към променливотоков асинхронен двигател, така че моторът да работи със скоростта и въртящия момент, необходими на вашия процес, вместо с една фиксирана скорост. Нарича се още AC задвижване, инвертор, честотен преобразувател, задвижване с променлива скорост или задвижване с регулируема честота.

Повечето ръководства спират на теорията. Това продължава в това, което купувачите всъщност грешат: оразмеряване, регионална съвместимост на напрежението и честотата и декодиране на номера на модела в шестте марки, които предлагаме. Ако вече познавате вашето семейство дискове и се нуждаете от подробности за Siemens, прочетете нашитеSINAMICS G120 пълно ръководствовместо това.

Какво всъщност прави задвижването с променлива честота

Скоростта на двигателя се задава от честотата на захранване, а не от напрежението:

n = 120 × f / p, където n е синхронна скорост в RPM, f е честота в Hz и p е броят на полюсите.

Действителната скорост при пълно натоварване е с 2% до 5% по-ниска поради приплъзване. Таблицата също така обяснява защо 50 Hz двигател с табелка се върти приблизително 20% по-бързо при 60 Hz мрежа.

Освен скоростта, VFD ви дава шест контрола:

1. Задаване на скоростта,така че изходът отговаря на търсенето, вместо да дроселира клапан или амортисьор.
2. рампи,така че бутилките да останат изправени на конвейера и ремъците да спрат да се плъзгат.
3. Контрол на въртящия момент,задържане на въртящия момент чрез колебания на товара, вместо спъване.
4. Мек старт,намаляване на удара до приблизително номиналния ток, което удължава живота на контактора и скоростната кутия.
5. спиране и заден ход,осигуряване на контролирани спирания без механична спирачка.
6. Защита на двигателя:свръхток, свръхнапрежение, ниско напрежение, свръхтемпература, загуба на фаза и заземяване в едно устройство.

VFD не е мек стартер, който управлява само стартовата рампа, не е серво задвижване, което контролира позицията, а не фазов преобразувател, който променя броя на фазите, но не и скоростта. Ако единственото ви оплакване е висок стартов ток, може изобщо да не ви трябва VFD.

Как работи VFD? Три етапа във всяко шофиране

Етап 1: токоизправителят.Шест импулсен диоден мост превръща входящия AC в пулсиращ DC.Извод за избор:шест импулсни предни края генерират 5-ти и 7-ми хармоници, така че когато капацитетът на задвижването е голям дял от капацитета на трансформатора, планирайте мрежов реактор, 12-импулсен модул или активен преден край.

Етап 2: DC шина.Кондензаторите и дроселът изглаждат и съхраняват тази енергия, а 400 V вход дава приблизително 565 V DC.Извод за избор:това фиксирано съотношение е причината, поради която устройствата се продават в класове на напрежение и защо устройство от 400 V никога не трябва да се захранва от 480 V. Шината остава заредена след изключване на захранването, така че никой не отваря капака за 5 до 10 минути.

Етап 3: инверторът.IGBT превключват DC шината хиляди пъти в секунда, а модулацията на ширината на импулса оформя тези импулси в ток, който се държи като синусоида при всяка зададена честота. Напрежението се повишава с честота, за да поддържа съотношението V/Hz постоянно, поради което задвижването намалява напрежението при ниска скорост, за да защити въртящия момент.Извод за избор:повишаването на носещата честота понижава шума на двигателя, но увеличава загубите на задвижване (често принуждавайки намаляване на мощността) и влошава напрежението dV/dt върху кабелите и лагерите.

Какво се промени до 2026 г.:Устройства от силициев карбид в компактни рамки, вградени EMC филтри, индустриален Ethernet (PROFINET, EtherCAT и EtherNet/IP) като стандарт и STO функционална безопасност на повечето нови серии.

Типове VFD и методи за управление

По топология, инверторите на източник на напрежение (VSI) са това, което ще закупите в 95% от случаите. Инверторите с източник на ток (CSI) се появяват в специфични инсталации с висока мощност и са рядкост на пазара на резервни части. Директното управление на въртящия момент (DTC) е специфично за производителя изпълнение с много бърза реакция на въртящия момент. Като купувач рядко избирате топология; Вие избирате метод на контрол.

Правилото за преценка: Ако вашият товар не се повдига, навива или позиционира, векторът без сензор покрива около 90% от случаите. Едно устройство обикновено поддържа няколко режима, така че тази таблица решава коя серия купувате. Всичко по-долу се отнася за задвижвания с ниско напрежение (под 1000 V), където се случва почти цялото закупуване на резервни части.

Всъщност имате ли нужда от VFD?

Четири въпроса, преди да купите: дали процесът се нуждае от различни скорости, докато работи (ако не, VFD е грешният инструмент), има ли нужда от точно позициониране (ако е така, погледнете серво задвижванията), единственият проблем висок ли е стартовият ток (мекият стартер е по-евтин) и дали натоварването е променливо или постоянен въртящ момент (това определя оценката).

Когато VFD е грешен отговор:двигател при пълно натоварване и постоянна скорост през цялата година (изплащането може да надхвърли живота на оборудването), много чести цикли на стартиране и спиране, дълги кабелни линии без място за филтриране, опасни зони, където допълнителното сертифициране надхвърля ползата, и двигатели със самоохлаждане, работещи под половин скорост. Ако попаднете в някой от тези случаи, кажете ни задължението, преди да поръчате, защото може да ви кажем да не купувате устройството.

Напрежение, честота и регионална съвместимост

50 Hz срещу 60 Hz: Какво се променя и какво не

Отделете задвижването от двигателя.

Входна страна:повечето устройства приемат 50 или 60 Hz, така че това рядко е проблемът.Изходна страна:устройството синтезира собствената си изходна честота, така че вашата мрежа не го ограничава.Страна на двигателя:тук нещата се чупят. 50 Hz двигател, работещ на 60 Hz, се върти с 20% по-бързо и ако напрежението не се повиши с него, потокът отслабва и въртящият момент пада. 60 Hz двигател, захранван с 60 Hz напрежение при 50 Hz, се насища и прегрява. Поради тази причина съществуват двигатели с двойна табелка (400 V/50 Hz и 460 V/60 Hz). При центробежните помпи и вентилатори 20% повече скорост означава също приблизително 1,7 пъти мощността на вала, достатъчно за претоварване на здрав двигател.

Глобални класове на напрежение

Следват три правила. Класът от 380 до 480 V покрива повечето експортни пазари. Никога не захранвайте 400 V модул от 480 V мрежа, защото числата изглеждат близки. Когато напрежението на мрежата спада или се колебае, често срещано в части от Южна Азия, Африка и Близкия изток, потвърдете прага на изключване при ниско напрежение, преди да поръчате.

С едно-фазно захранване имате три маршрута: специален монофазен входен модел (обикновено 2,2 kW и по-малко), трифазен модел, захранван с една фаза със значително намаляване на мощността (проверете ръководството на този модел, а не общия процент) или фазов преобразувател, ако не се нуждаете от контрол на скоростта.

Сертифициране по пазар

Регламентът на ЕС за екодизайн 2019/1781 също тласка страната на двигателя към IE3 и по-висок, което засяга това, което импортирате заедно с устройството. Документите са по-важни от рекламациите, така че ги изисквайте от всеки доставчик, включително и от нас. Вижте нашитестраница за нас.

Как да оразмерите и изберете VFD: Работен лист със седем стъпки

Стъпка 1: Определете типа товар.Променливият въртящ момент обхваща центробежни помпи, вентилатори и вентилатори, където се прилагат законите за афинитет: 50% скорост дава 50% поток, 25% напор и приблизително 12,5% мощност на вала. Постоянният въртящ момент обхваща конвейери, екструдери, обемни помпи и компресори; постоянната мощност обхваща намотките и шпинделите. Задвижване с размер на променлив въртящ момент ще се изключи при свръхток, стартирайки натоварване с постоянен въртящ момент.

Стъпка 2: Размер според тока на пълно натоварване на двигателя, а не kW или HP.Два двигателя с еднаква номинална мощност могат да се различават от 10% до 20% в тока на пълно натоварване в зависимост от полюсите, класа на ефективност и напрежението. Копирайте шест полета на табелката: номинално напрежение, номинална честота, ток при пълно натоварване, номинална мощност, полюси или номинални обороти в минута и връзка. Номиналният-изходен ток на задвижването трябва да бъде равен или по-голям от FLA на двигателя.

Стъпка 3: Проверете степента на претоварване и продължителността.Типичните стойности са 110%/60 s (променлив въртящ момент) и 150%/60 s (постоянен въртящ момент). Екструдерите, натоварените конвейерни стартове и обемните помпи често се нуждаят от една рамка по-голяма. Винаги питайте за коя оценка се отнася цитиран ток, защото един и същ модел се появява с две стойности на тока в различни документи.

Стъпка 4: Приложете понижаване.Над 40 градуса околна среда очаквайте приблизително 1% до 2% намаляване на тока на градус, а над 1000 m надморска височина, приблизително 1% на 100 m. По-високата носеща честота намалява допълнително и точните наклони идват от кривата на намаляване на този модел. Бележка на място: Температурата на панела обикновено е с 10 до 15 градуса над температурата в работилницата.

Стъпка 5: Изберете рейтинга на корпуса.IP20 или IP21 вътре в шкаф (приблизително NEMA 1) и IP54 или IP66 за полеви монтаж (приблизително NEMA 12 и 4X), като не забравяте, че запечатаните кутии разсейват топлината слабо и често се нуждаят от допълнително намаляване на мощността.

Стъпка 6: Потвърдете съвместимостта на двигателя и кабела.Съществуващите двигатели от клас 400 V с къси кабели обикновено работят добре. При клас 480 V или с дълги кабели напрежението на изолацията се повишава рязко и инверторните двигатели NEMA MG1 част 31 са по-безопасни. Около 30 м (100 фута) кабел е прагът за оценка на филтрирането на изхода.

Стъпка 7: Съпоставете комуникацията и безопасността.Siemens посочва PROFINET, Rockwell - EtherNet/IP, Beckhoff и Omron - EtherCAT, а по-старите системи - Modbus RTU. Поръчковите номера в рамките на една серия се различават тук, така че проверете и потвърдете STO дали има защитна верига. НашитеPLC, HMI, иPLC модулстраници покриват контролната страна.

Работен пример: 15 kW центробежна помпа при 400 V / 50 Hz

Допускания: 15 kW, 4 полюса, 400 V / 50 Hz, табелка FLA 29,5 A, шкаф, монтиран на 45 градуса, надморска височина 800 m, изисква се Modbus RTU.

Натоварването е с променлив въртящ момент, така че 110%/60 s претоварване е достатъчно и необходимият ток започва от 29,5 A. Работата с 5 градуса над 40 градуса добавя грубо 5% до 10% намаление, като изискването е около 32 до 33 A; 800 м надморска височина няма нужда от корекция. Класът 400 V и късият кабел правят съществуващия двигател приемлив.

Спецификация: 380 до 480 V клас, 33 A или повече номинална мощност, променлив въртящ момент, IP20, Modbus RTU. Кандидатите включват Siemens SINAMICS G120 PM240-2 18.5 kW, ABB ACS580-01 18.5 kW и Mitsubishi FR-A800 18.5 kW. И трите повишават един размер на мощността, което е нормално, след като се приложи намаляване на мощността.

Изпратете ни тези шест полета на табелата плюс температурата на околната среда и ние ще ви върнем номер на модел и състояние на склад в рамките на един работен ден.

Поискайте оферта

Как да прочетете номера на модела на VFD

Имената на сериите не могат да се поръчват. Едно семейство G120 на Siemens съдържа стотици номера на поръчки с различни напрежения, номинални стойности, филтри и интерфейси, така че името на серията само по себе си не казва почти нищо на вашия доставчик.

• Siemens 6SL3210-1PE23-8UL0:6SL3 е SINAMICS, 210 типът на силовия модул, PE вариантът на рамката и филтъра, 23-8 е номиналната стойност. Капан: захранващият блок и контролният блок се поръчват отделно, така че това не е цялостно задвижване.
• ABB ACS580-01-033A-4:серия, тип конструкция (01=стенен монтаж), 33 A изход, код на напрежение 4=380 до 480 V. Капан: ток, а не мощност, определя модела.
• Mitsubishi FR-A840-00126-2-60:семейство, клас на напрежение 840=400 V, след това код на ток. Trap: по-старите серии FR използваха K за kW, така че FR-E740-7.5K е 7,5 kW, различна логика от същия производител.
• Omron 3G3MX2-A4022-V1:серия, A4=трифазен 400 V, 022=2.2 kW, V1 версията. Прихващане: суфиксът на версията определя наличните функции.
• Schneider ATV630D18N4:Серия ATV630, D18=18.5 kW, N4=380 до 480 V. Капан: кодовете за мощност и напрежение са разположени в съседство и се транспонират.
• Алън-Брадли 25B-D030N104:25B=PowerFlex 525, D=480 V, 030=30 A. Прихващане: цифрите на рамката и корпуса решават дали отговаря на вашия изрез.

Двете полета, които най-често причиняват несъответствие на доставения модул, са клас на напрежение и код на рамка или корпус, така че проверете ги два пъти. Нашитебиблиотека с моделиизброява бройките, които имаме на склад.

Реални недостатъци и как да разрешите всеки

Хармоници.Шест импулсни токоизправителя изкривяват захранващия ток. След като общият капацитет на задвижването надхвърли приблизително 20% от капацитета на трансформатора, проверете за ограниченията на IEEE 519 и добавете линейни реактори, DC дросели или активен преден край.

dV/dt и отразена вълна.Над около 30 m кабел на двигателя удвояването на напрежението на клемите на двигателя уврежда изолацията на намотките, а системите от 480 V са по-чувствителни от 400 V. Поставете dU/dt филтър, изходен реактор или синусоидален филтър.

Лагерни токове.По-големите рамки, дългите кабели и високата носеща честота повишават напрежението на вала и причиняват набраздяване. Заземителният пръстен на вала е евтиното решение; изолираните лагери струват повече.

Охлаждане на двигателя при ниска скорост.Самоохлаждащ се двигател, работещ непрекъснато под приблизително 50% скорост, губи въздушен поток, докато все още носи ток. Поставете принудителна вентилация, използвайте инверторен двигател или задайте минимална честота.

Топлина на панела и стареене на кондензатора.Загубите на задвижване са около 2% до 3% от номиналната мощност, така че задвижване от 30 kW добавя 600 до 900 W към шкафа. Електролитните кондензатори са износващи се части и резервните части, съхранявани повече от една година, трябва периодично да се захранват, за да се подменят.

Отплата.Годишните спестявания се равняват на спестени kWh, умножени по цената на енергията, настроена спрямо разходите за задвижване, монтаж и филтър. Помпа с променлив въртящ момент при частично натоварване през по-голямата част от годината обикновено се изплаща за една до три години. Двигател при пълно натоварване и постоянна скорост може никога да не се изплати в рамките на живота си.

Къде се използват VFD

Закупуване на VFD: оригинални, обновени и остарели серии

Шест проверки преди да платите: данните на табелката съвпадат с кашона и опаковъчния списък; серийният номер може да бъде проверен при производителя; кодът на фърмуера и датата съответства на заявената партида; притежателят на гаранцията и продължителността са в писмена форма; опаковката и аксесоарите са пълни; и е осигурен отчет за изпитване при включване или видео.

Разпределението на риска е по-важно от етикетите. С новата оригинална наличност производителят и дистрибуторът носят гаранция и партиден риск. С обновените единици дистрибуторът го носи, а разходите за престой остават за вас. Със стоките на сивия пазар никой не ги носи. Този контролен списък се отнася за всеки доставчик, включително CHENTUO.

Остарели заместители:MICROMASTER 440 се преобразува към SINAMICS G120 или G120C, ACS550 към ACS580, FR-E700 към FR-E800, ATV31 към ATV320, PowerFlex 40 към PowerFlex 525. Това са съвпадения на серийно ниво, така че потвърдете точния модел по текущия рейтинг и опции и проверете монтажа размери, миграция на параметри и комуникационни карти. Някои спрени от производство модели все още са налични като оригинална наличност, така че замяната не е единственият път.

Слотовете за фабрично производство често продължават от 8 до 16 седмици, докато заредените единици се изпращат незабавно, което е проектен риск, а не логистичен детайл. Дръжте 1:1 резервен за едноточково критично оборудване; за няколко двигателя в една и съща лента на напрежение и мощност е достатъчен един споделен резервен. Ние изпращаме чисто нови оригинални продукти от склад в рамките на 48 часа от врата до врата, с една година следпродажбена поддръжка и 30-дневен прозорец за връщане.

ЧЗВ

 

 

VFD същото ли е като инвертор или честотен преобразувател?

При ежедневна промишлена употреба, да. Една истинска разлика: честотният преобразувател понякога означава фиксирана изходна единица, преобразуваща 50 Hz в 60 Hz мощност за захранване на оборудването, което не променя скоростта на двигателя. Потвърдете какво значение използва вашият доставчик.

Може ли VFD да работи с 50 Hz двигател при 60 Hz мощност или обратното?

Да, защото устройството генерира своя собствена изходна честота и приема всеки вход. Ограничението е двигателят, а не задвижването: въртящият момент над честотата, посочена в табелката, пада, а мощността при натоварване на помпи и вентилатори нараства рязко.

Може ли VFD да преобразува еднофазно захранване в трифазно?

Да, той може да задвижва трифазен двигател от еднофазен вход, обикновено с намаляване на мощността, освен ако не закупите специален монофазен модел. Неговият изход не е трифазно захранване с общо предназначение.

Колко далеч може да бъде двигателят от VFD?

Около 30 м (100 фута) екраниран кабел на двигателя е общият праг. Освен това отразената вълна оказва влияние върху изолацията на двигателя, така че посочете изходен реактор или dU/dt филтър. 480 V системите достигат тази граница по-рано от 400 V системите.

Кой VFD клас на напрежение ми трябва за 380 V, 415 V или 440 V мощност?

И трите се намират в трифазния клас от 380 до 480 V, най-разпространеният експортен клас. Потвърдете входния толеранс на модела и прага на изключване при ниско напрежение, ако вашата мрежа варира.

Какво заменя спрени от производство MICROMASTER 440 или ACS550?

SINAMICS G120 или G120C и съответно ACS580. И двете са съвпадения на ниво серия, така че потвърдете текущия рейтинг, размера на рамката и опциите за комуникация. Проверетебиблиотека с моделиза наличност на самия оригинален модел.

Вземете подходящия VFD за вашето приложение

Ако имате табелката, изпратете ни шестте полета и ние ще ви върнем модел и състояние на склад. Ако знаете марката, но не и серията, използвайте таблицата с контролните методи по-горе. Ако заменяте спрян модул, първо потърсете в библиотеката с модели.

Поискайте оферта · Разгледайте VFD на склад

Чисто нови оригинални продукти. На склад, изпраща се до 48 часа. Една година след продажбена поддръжка.

Безплатна консултация