Панель управления VFD

Применимые стандарты

UL 508A

IEC61000-4 《Поправка 1-Электромагнитная совместимость (EMC)》

Особенность

• Отличная производительность
• Энергосбережение
• Высокая эффективность
  
  
  

Стандарты производительности продукта

GB/T 12668.3-2012: электрические приводы с переменной скоростью-Часть 3: Требования к электромагнитной совместимости и конкретные методы испытаний

IEC 61800-2: 2021: Регулируемая скорость электроэнергии Системы привода электроэнергии - Часть 2: Общие требования - Спецификации рейтинга для регулируемой скорости мощного привода переменного тока.

МЭК 60204-1: 2021: Безопасность машин - Электрическое оборудование машин - Часть 1: Общие требования

МЭК 61000-6-2: 2016: электромагнитная совместимость (EMC)-Часть 6-2: Общие стандарты-Стандарт иммунитета для промышленных средств

Приложение

Панель управления VFD широко используется с производственными линиями, насосами, вентиляторами, кондиционерами, лифтами, логистическими складами, металлургией и различными другими промышленными сценариями.

Важность технологии VFD

Технология переменной частоты (VFD) является краеугольным камнем современной промышленной автоматизации, предлагая критические достижения в области эффективности, управления и долговечности оборудования. Точное управление скоростью и крутящим моментом электродвигателей, VFD обеспечивают значительные преимущества по сравнению с традиционными двигателями с фиксированной скоростью.

Основные преимущества технологии VFD включают:

• Экономия энергии: Одним из наиболее убедительных преимуществ является существенное снижение потребления энергии. В таких приложениях, как насосы и вентиляторы, энергопотребление двигателя напрямую связано с кубиком его скорости; Даже небольшое снижение скорости может привести к значительной экономии энергии, часто сокращая потребление энергии почти на 50% с снижением скорости на 20%. Эта возможность позволяет оборудованию соответствовать использованию энергии с фактическим спросом на нагрузку, минимизации отходов и снижению эксплуатационных затрат.
• Усовершенствованное управление процессом: VFD позволяют точно и регулируемый контроль над скоростью, ускорением и крутящим моментом двигателя. Это приводит к более плавной работе, такой как мягкие запуска, которые постепенно увеличивают скорость двигателя, уменьшая механическое напряжение на ремнях, передачи и муфтах. Этот уровень управления имеет решающее значение в приложениях, требующих высокой точности, от производственных конвейерных систем до приложений HVAC, обеспечивающего улучшение качества продукта и постоянную производительность.
• Продолжительное срок службы оборудования: Сокращая механическое напряжение во время запуска и работы, VFD минимизирует износ на двигателях и подключенном оборудовании. Эта более плавная операция приводит к более длительному сроку службы для механических компонентов и снижает частоту обслуживания и времени простоя. Кроме того, VFD предлагают улучшенную защиту для двигателей от таких проблем, как термическая перегрузка, перенапряжение и недовольство.

Основные компоненты панели VFD

Панель управления переменным частотным приводом (VFD) представляет собой сборку различных компонентов, которые работают вместе, чтобы безопасно управлять двигателем. В то время как сам VFD является центральным компонентом, панель интегрирует другие критические устройства для обеспечения защиты, эксплуатационной стабильности и управления пользователем.

Переменный частотный диск (VFD)

В основе панели лежит VFD, также известный как AC Drive или инвертор. Это сложное электронное устройство отвечает за преобразование фиксированной частоты и напряжения из входящего источника питания в переменную частоту и выход напряжения. Этот процесс обеспечивает точный контроль над скоростью и крутящим моментом двигателя. VFD состоит из трех основных разделов: выпрямитель, канал постоянного тока и инвертор.

Ключевые электрические детали

Чтобы поддержать VFD и защитить всю систему, панель управления включает в себя несколько ключевых электрических компонентов:

• Автоматические выключатели и предохранители: Это важные защитные устройства, расположенные на входном источнике питания. Они защищают VFD и другие компоненты от повреждения, прерывая цепь в случае короткого замыкания или перегрузки. Они также служат средством безопасного отключения питания для технического обслуживания.
• Линейные реакторы и гармонические фильтры: Линейный реактор - это индуктор, установленный перед VFD, чтобы смягчить гармоники и пики напряжения от линии электропередачи, улучшая качество электроэнергии и защиту привода. Для более эффективного сокращения гармонических искажений, которое может негативно влиять на другое оборудование на одной и той же энергетической сетке, можно использовать гармонический фильтр.
• Контакторы и обходные устройства: Контактор может быть использован для вовлечения или отключения VFD от двигателя. Обходной контактор позволяет работать непосредственно из основного источника питания, обходя VFD. Это важная функция для критических приложений, где система должна продолжать работать, даже если VFD не удается или требует технического обслуживания.
• Система охлаждения: VFD генерируют значительное количество тепла во время работы. Чтобы предотвратить перегрев и обеспечить надежность, панели управления оснащены системами охлаждения, которые могут включать в себя охлаждающие вентиляторы или кондиционирующие устройства, особенно в горячей среде.

Управление и интерфейс

Эта часть панели обеспечивает взаимодействие человека и мониторинг системы:

• Интерфейс оператора (HMI): Передняя часть панели обычно имеет интерфейс оператора, такой как клавиатура, сенсорный экран или кнопки и индикаторные огни. Это позволяет операторам запускаться и остановить двигатель, отрегулировать его скорость, мониторировать состояние работы (например, скорость, ток) и просмотреть любые неисправности или тревоги. Эти интерфейсы могут варьироваться от простых толкателей до расширенных сенсорных экранов, которые интегрируются с более крупными системами управления.

Как работает панель управления VFD

Шкаф VFD манипулирует электрической мощностью через трехступенчатый процесс, чтобы точно управлять скоростью двигателя. Этот процесс происходит в самом переменном частотном приводе, который является центральным компонентом, размещенным и защищенным панелью.

Конверсия переменного тока в DC (исправление)

Процесс начинается, когда стандартная фиксированная мощность переменного тока из линии утилиты входит в VFD. Первая стадия внутри привода - это преобразователь или выпрямитель, который обычно состоит из ряда диодов. Единственная функция этого раздела состоит в том, чтобы преобразовать входящее напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока. Выход этой стадии представляет собой пульсирующее напряжение постоянного тока.

Шина DC и фильтрация

Пульсирующее напряжение постоянного тока от выпрямителя затем отправляется на шину постоянного тока, также известный как ссылка DC. Эта промежуточная стадия состоит из больших конденсаторов, которые фильтровали и сглаживают пульсации, создавая чистое стабильное напряжение постоянного тока. Конденсаторы выступают в качестве резервуара, сохраняя электрическую энергию, которая будет использоваться на последней стадии.

DC в преобразование переменного тока (инверсия)

Это критический этап, где происходит управление. Последний раздел VFD - инвертор. Он берет плавное напряжение постоянного тока с шины постоянного тока и, используя высокоскоростные транзисторы (например, биполярные транзисторы затвора или IGBT), синтетически создает новый выход на напряжение переменного тока. Переключая и выключение этих транзисторов с очень высокой скоростью, метод, известный как модуляция ширины импульса (ШИМ), используется для построения моделируемой волновой волны. Важно отметить, что как напряжение, так и частота этого нового выхода переменного тока полностью регулируются.

Достижение точного моторного управления

Скорость вращения двигателя переменного тока напрямую пропорциональна частоте предоставленной ему мощности. Точно контролируя частоту синтезированного выходного сигнала переменного тока с инвертора, VFD может диктовать точную скорость, с которой двигатель поворачивается. Например, чтобы запустить двигатель 60 Гц на полровь, VFD выведет частоту 30 Гц. VFD также регулирует выходное напряжение пропорционально частоте (поддерживая постоянное отношение вольт в-сертц или V/Гц), чтобы обеспечить необходимый крутящий момент и предотвратить вытягивание двигателя избыточного тока и перегрева. Весь этот процесс обеспечивает плавное, беспрепятственное контроль над скоростью двигателя от почти нуля до его полной скорости и даже за его пределами.

Общие применения панелей VFD

Приводные панели VFD универсальны и широко используются в многочисленных отраслях для повышения управления двигателем, повышения энергоэффективности и оптимизации процессов. Их способность точно управлять двигательной скоростью делает их бесценными в ряде приложений, от строительных услуг до тяжелых промышленных операций.

Системы HVAC

В системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) VFD имеют решающее значение для контроля вентиляторов, насосов и компрессоров. Регулируя скорость двигателя в соответствии с спросом на отопление или охлаждении здания в реальном времени, VFD могут значительно снизить потребление энергии. Например, замедление двигателя вентилятора на 20% может привести к экономии энергии почти 50%. Этот точный контроль также приводит к более стабильным уровням температуры и давления, улучшению комфорта пассажиров и продлению срока службы оборудования за счет уменьшения механического напряжения от внезапных запуска и остановки.

Скважины насосы и очистка воды

Панели VFD часто используются в управлении водой и сточными водами. В приложениях для насоса скважины VFD может поддерживать постоянное давление воды, несмотря на колебание спроса, регулируя скорость насоса. Это устраняет частые велосипеды двигателя насоса, который экономит энергию и продлевает срок службы двигателя. На водоочистных сооружениях VFD используются для контроля насосов и воздуходувок, что позволяет точно регулировать скорости потока и процессы аэрации, что важно для эффективной обработки. Они также могут помочь смягчить такие проблемы, как Water Hammer, обеспечивая мягкий старт и останавливаться для насосов.

Промышленность и производство

В промышленном секторе панели VFD необходимы для широкого спектра машин. Приложения включают:

• Конвейерные системы: VFD позволяют скорректировать скорость конвейеров на основе производственных потребностей, обеспечивая плавную работу и синхронизацию с другими процессами.
• Насосы, компрессоры и вентиляторы: Подобно системам HVAC, VFD используются для управления промышленными насосами, компрессорами и вентиляторами, чтобы соответствовать результатам с спросом на процесс, экономии энергии.
• Станки: В таком оборудовании, как смесители, шлифовальныецелки и токарные станки, VFD обеспечивают точную скорость и контроль крутящего момента, необходимые для качества и последовательности продукта.