Analiza načela i primjene VFD -a (1. dio) (dio 1)

Analiza načela i primjene VFD -a (1. dio) (dio 1)

Načela za uštedu energije VFD-a razlikuju se u različitim primjenama. Na primjer, opterećenja s promjenjivim torbima poput ventilatora i crpki nude značajne uštede energije, dok opterećenja konstantnog torka mogu zahtijevati promjenjivu brzinu.

Kada motor djeluje na nazivnoj frekvenciji, njegova izlazna snaga ostaje konstantna, ali stvarna potražnja može varirati. Na primjer, klima uređaj pumpa doživljava nisko opterećenje noću, a pokretanje je energijom pune brzine. VFD -ovi podešavaju brzinu motora podešavanjem frekvencije i napona, usklađujući na taj način izlaznu snagu s potražnjom opterećenja i na taj način štedeći energiju. Ključno je odnos između snage i brzine. Za pumpe i ventilatore, snaga je proporcionalna kockinji brzine, tako da čak i neznatno smanjenje brzine može značajno uštedjeti energiju.

Temeljni princip VFD -a u očuvanju motoričke energije je precizno kontrolirati brzinu motora mijenjanjem frekvencije i napona napajanja, dinamički podudarajući izlaznu snagu motora s stvarnom potražnjom opterećenja i izbjegavajući nepotrebni energetski otpad. Slijedi detaljno razgradnju njihovih principa za uštedu energije:

1. Promjenjiva potražnja za opterećenjem:

U mnogim aplikacijama (posebno ventilatorima, crpkama, kompresorima itd.), Potražnja opterećenja pokretanog motorom varira. Na primjer:
Pumpa za vodu u sustavu klima uređaja: potrebna brzina protoka (tj. Brzina pumpe) varira ovisno o unutarnjoj temperaturi. Ventilacijski ventilator u tvorničkoj radionici: potreban volumen zraka (tj. Brzina ventilatora) varira ovisno o uvjetima proizvodnje i temperaturi okoline. Pumpa za cirkulaciju vode u središnjem klimatizacijskom sustavu: potrebna brzina protoka (tj. Brzina pumpe) varira ovisno o vanjskoj temperaturi. Pod tradicionalnim upravljačkim metodama (poput ventila, prigušivača i pregrada), motor obično radi punom brzinom konstantnom brzinom (koji radi na 50Hz/60Hz), dok se za podešavanje protoka ili tlaka koriste mehanička sredstva (poput zatvaranja ventila i prigušivača). To je ekvivalentno stalnom izlasku maksimalne snage, a zatim pomoću "kočnica" (ventili za gas i prigušivače) za rasipanje viška energije, što rezultira značajnim energetskim otpadom.

2. Odnos između motoričke snage i brzine:

Izlazna snaga (P) motora povezana je s njegovom brzinom (N) i okretnom momentom (T): P ∝ N * T. Za opterećenja poput ventilatora i crpki (nazvane varijabilno opterećenje zakretnog momenta ili kvadratna opterećenja okretnog momenta), okretni moment opterećenja (T) je približno proporcionalan kvadratu brzine (n) (T ∝ N²).
Stoga je snaga (P) koju motor zahtijeva za pokretanje takvih opterećenja približno proporcionalna kocki brzine (p ∝ n³).
Ovo je izuzetno kritičan odnos! To znači:
Kad se potrebna brzina protoka ili tlak smanji, jednostavno smanjenje brzine motora značajno će smanjiti potrebnu snagu.
Na primjer, smanjenje brzine ventilatora/pumpe na 80% nazivne brzine teoretski zahtijeva samo (0,8) ³=51.2% nazivne snage! To štedi gotovo polovicu energije.

3. Funkcija VFD -a:

Regulacija brzine: VFD pretvara ulaznu izmjeničnu struju fiksne frekvencije (npr. 50 Hz) i fiksni napon u izmjeničnu snagu s podesivom frekvencijom i naponom kroz unutarnju ispravljanje, filtriranje i inverziju (obično koristeći tehnologiju modulacije širine PWM impulsa i uređaja za napajanje poput IGBTS -a).

V/F kontrola (ili vektorska kontrola): Da bi se osigurao učinkovit rad motora i konstantni magnetski tok pri različitim brzinama (kako bi se izbjeglo pregrijavanje ili zasićenost), pretvarač proporcionalno smanjuje izlazni napon (V), istovremeno smanjujući izlaznu frekvenciju (F), održavajući grubo konstantni omjer V/F. (Ovo je osnovna metoda upravljanja opterećenjima konstantnog torka, a obično je primjenjiva i na ventilatore i crpke.) Naprednije metode upravljanja (poput kontrole vektora) postižu još precizniju kontrolu okretnog momenta i brzine.

Power-na potragu: Smanjivanjem frekvencije i napona, brzina motora se smanjuje na precizno odgovara trenutnim zahtjevima opterećenja. Motor više ne iznosi maksimalnu snagu stalno, već umjesto toga isporučuje snagu dovoljno da udovolji zahtjevima opterećenja.