AC-stasjoner forklart: Hvordan VFD-er fungerer, fordeler, utvalg og applikasjoner

Hvis du oppgraderer et motorkontrollpanel, bestemmer frekvensomformeren hvor mye energi motoren din bruker og hvor nøyaktig du kan kontrollere den. Ved mange ettermonteringer på vifte- og pumpebelastninger, reduseres strømforbruket med 20-40 % hvis man installerer én. Men en stasjon gir bare disse besparelsene hvis den matcher motoren, belastningen og installasjonsmiljøet. Denne veiledningen forklarer hva AC-stasjoner er, hvordan du velger en og installasjonsdetaljene som er enkle å overse.

Hva en AC Drive er

En frekvensomformer er en elektronisk enhet som kontrollerer hastigheten og dreiemomentet til en vekselstrømsmotor ved å variere frekvensen og spenningen som leveres til den. Det kalles også en variabel frekvensomformer, eller VFD, og ​​i noen bransjer er det ganske enkelt kjent som en inverter.

Frekvensomformeren mottar en fast AC-forsyning fra nettet eller anleggets distribusjonssystem og konverterer den til en kontrollert utgang. Hovedkomponentene inne er likeretteren, en DC-buss, et omformertrinn og et kontrollkort. Operatørgrensesnittet lar deg angi hastighet, akselerasjon og beskyttelsesparametere.

Hvordan AC-stasjoner fungerer

Induksjonsmotorhastigheten er proporsjonal med frekvensen til forsyningsspenningen. Synkronhastigheten beregnes som 120 ganger frekvensen delt på antall poler. Når frekvensomformeren reduserer utgangsfrekvensen, bremser motoren ned.

Spenning og frekvens må endres sammen. Ved å holde forholdet mellom spenning og frekvens konstant opprettholdes magnetisk fluks i motoren. Ved lave hastigheter legger stasjonen til en spenningsforsterkning for å produsere nok startmoment.

To hovedkontrollplattformer

V/f-kontroll er open-loop-metoden. Den stiller inn spenningen og frekvensen i henhold til en forhåndsbestemt kurve og er enkel, robust og egnet for de fleste vifte-, pumpe- og kompressorapplikasjoner. Vektorkontroll bruker en lukket sløyfealgoritme, ofte med en koder, for å regulere dreiemoment og hastighet med mye høyere nøyaktighet. Den brukes på kraner, heiser, ekstrudere og maskinverktøy hvor lasten endres raskt.

Hvorfor bruke AC-stasjoner

Den sterkeste grunnen til å bruke en AC-stasjon er energibesparelser på variabel hastighetsbelastning. Sentrifugalvifter og pumper følger affinitetslovene: kraften endres med hastigheten. Ved å redusere hastigheten fra 100 prosent til 80 prosent endres strømtilførselen til omtrent 51 prosent av den opprinnelige verdien. En 90 kW vifte som kjører på 70 prosent hastighet trekker omtrent en tredjedel av kraften den trenger ved full hastighet, og sammenlignet med spjeldkontroll er besparelsene typisk i området 40-60 prosent.

Utover besparelser, forbedrer en stasjon også prosesskonsistensen. Blandere, ekstrudere og tekstilmaskiner er avhengige av stabil hastighet for å holde produktkvaliteten repeterbar. Ved ekstrudering skaper en liten hastighetsvariasjon en linjetykkelsesforskjell som ender som avfallsmateriale. Den kontrollerte akselerasjonsfunksjonen reduserer mekanisk belastning på remmer, girkasser og koblinger, noe som reduserer vedlikeholdskostnadene og øker utstyrets levetid.

Direkte-on-line start trekker seks til åtte ganger nominell motorstrøm. En drivenhet begrenser innkoblingsstrømmen til så lavt som 1,5 til 2 ganger merkestrømmen, noe som reduserer spenningsfall på anleggslinjen og mekanisk sjokk til gir, remmer og aksler.

Typer og applikasjoner

AC-frekvensomformere er vanligvis gruppert etter utgangsspenning. Lavspenningsdrev dekker 200-690 V og brukes til motorer fra noen hundre watt til ca. 500 kW. Mellomspenningsdrev dekker 2,3-11 kV og betjener motorer med høy effekt i megawattområdet.

Vanlige industrielle applikasjoner inkluderer:

• Sentrifugalpumper og vifter i vannbehandling, HVAC og kjelesystemer
• Luftkompressorer i anlegg med store trykkvariasjoner
• Blandere, sentrifuger og røreverk innen kjemisk og næringsmiddelforedling
• Heiser, portalkraner og taljer som krever jevne hastighetsendringer
• CNC-maskinverktøy, vertikale dreiebenker og roterende skjæremaskiner
• Ekstrudere og raffinører i gummi- og plastindustrien

Raynen Technology publiserer også applikasjonsløsninger for spesifikke maskiner, slik som energisparende ettermontering av luftkompressorer, kjeleviftesystemer, lufteblåsere for kloakkbehandling, vannforsyning med konstant trykk og skrueekstrudere. Den samme drivplattformen kan konfigureres for å matche disse mekaniske designene.

Hvordan velge en AC-stasjon

Start fra motorens navneskilt, ikke fra en katalog. Omformerens vurdering bør være basert på motorstrøm i stedet for motoreffekt. For variable momentbelastninger som vifter og pumper kan frekvensomformeren ofte ha samme størrelse som motoren. For konstante momentbelastninger, la en margin på én eller to drivstørrelser over motorens klassifisering.

Lastmomentkarakteristikken er den første tingen å identifisere. Variable momentbelastninger har dreiemoment som stiger med kvadratet av hastighet. Konstante dreiemomentbelastninger gir samme dreiemoment over hele hastighetsområdet, og konstante kraftbelastninger reduserer dreiemomentet når hastigheten øker.

Andre faktorer inkluderer omgivelsestemperatur, høyde og type kabinett. De fleste stasjoner er nedjustert over 40 grader Celsius og over 1000 m høyde. Hvis motorkabelen er lengre enn 50 m, spør om en utgangsreaktor for å beskytte motorviklingen mot reflekterte spenningstopper.

Hvis frekvensomformeren må overvåkes fra en PLS eller SCADA, sjekk hvilket kommunikasjonsgrensesnitt som er tilgjengelig. Støvete, fuktige eller kjemisk aggressive miljøer krever høyere inntrengningsbeskyttelse eller en riktig innkapsling.

Installasjons- og anskaffelseshensyn

Harmonisk forvrengning er et vanlig problem når flere stasjoner mater fra samme transformator. Å legge til en linjereaktor eller en DC-choke reduserer strømforvrengningen og er vanligvis en rimelig måte å møte lokale grenser for strømkvalitet.

Bremsing: hvis lasten kan overhale motoren, for eksempel en kran som senker en last eller en transportør som stopper med en tung belastning, trenger du enten en dynamisk bremsemotstand eller en regenerativ enhet.

Glem aldri dokumentasjon og ettersalgsstøtte. Be om bruksanvisningen, elektriske tegninger og oppsettprogramvaren på språket teknikerne bruker. Raynen Technology publiserer disse materialene i sin nedlastingssenter . Hvis leverandøren av frekvensomformeren ikke leverer disse varene på forhånd, risikerer du lengre idriftsettelsestider og høyere reparasjonskostnader senere. For en bestemt motor og belastning, teknisk støtte siden er det rette stedet for å bekrefte stasjonens størrelse og kompatibilitet før du bestiller.

Raynen frekvensomformere for industrielle AC-applikasjoner

Raynen Technology, det industrielle automasjonsmerket bak raynendrive.com, designer og produserer AC-stasjoner sammen med mykstartere, servosystemer, PLS-er og menneske-maskin-grensesnitt. Selskapet ble grunnlagt i 2007 og er notert på Shanghai-børsen. Produktporteføljen er ment å dekke kontroll-, driv- og utførelseslagene til en komplett maskin.

For standard lavspenningsvifte, pumper og tekstilapplikasjoner gir RVE21 Smart-stasjonen en kompakt, brukervennlig løsning med enkel parameterinnstilling. Når prosessen trenger presis hastighets- og dreiemomentkontroll, tilbyr RVE32 vektordrift ytelse med lukket sløyfe for kraner, heiser, miksere og maskinverktøy. For motorer med høy effekt innen vannforsyning og petrokjemisk service, håndterer RVE1000-serien mellomspenningsforsyning opp til 11 kV.

Selskapets katalog inkluderer også lavspennings- og mellomspenningsmykstartere, PLS-er, HMI-er, servomotorer og servodrev. Denne bredden er viktig av to grunner. For det første kan du få konsekvent teknisk støtte fra én leverandør. For det andre kan frekvensomformeren integreres med et komplett kontrollsystem som inkluderer PLS og HMI, noe som øker igangkjøringen.

RVE21 Smart lavspent AC Drive for 55-200 kW motorer RVE21-serien tilbyr et bredt spenningsområde og opptil 200 % overbelastningsevne, med et avtagbart skjold for side-ved-side-installasjon. Dens uavhengige luftveisdesign sikrer pålitelig kjøling, noe som gjør den til et kostnadseffektivt valg for integrering med PLS- og HMI-systemer. Se produkt →

RVE32 Vector AC Drive for høyeffektapplikasjoner opp til 800 kW RVE32-serien har sensorløs vektorkontroll og automatisk sløyfeparametertilpasning, som ikke krever feilsøking. Tilgjengelig i plast- eller jernskall med Modbus-standard, passer den høye effektbehov fra 250 til 800 kW med dobbellinjedisplay. Se produkt →

RVE1000 Medium Voltage AC Drive for direkte høyspent motorkontroll RVE1000-serien bruker flertrinns H-brokaskade for spenningsoverlagring og ARM/DSP-kontroll, noe som muliggjør direkte kjøring av høyspentmotorer uten filtre. Den er designet for båndtransportør master-slave-kontroll, og betjener kjemisk industri, løfte-, luftkompressor- og stålindustri. Se produkt →

Riktig frekvensomformer sparer energi, forbedrer prosessstabiliteten og beskytter motoren og nedstrømsutstyret. Velg det fra motorens navneskilt, bekreft belastningstypen og kontroller miljø- og kommunikasjonskravene. Hvis du har en spesifikk applikasjon, bruk Raynens tekniske støtteteam for å bekrefte størrelsen og det komplette dokumentasjonssettet før du legger inn en bestilling.