Unități AC explicate: Cum funcționează VFD-urile, beneficii, selecție și aplicații

Dacă actualizați un panou de control al motorului, convertizorul de curent alternativ determină cât de multă energie consumă motorul și cât de precis îl puteți controla. În multe modernizări ale ventilatoarelor și pompelor, instalarea uneia reduce consumul de energie cu 20-40%. Dar o unitate oferă acele economii doar dacă se potrivește cu motorul, sarcina și mediul de instalare. Acest ghid explică ce sunt unitățile AC, cum să selectați unul și detaliile de instalare care sunt ușor de trecut cu vederea.

Ce este o unitate AC

Un variator de curent alternativ este un dispozitiv electronic care controlează viteza și cuplul unui motor cu curent alternativ variind frecvența și tensiunea furnizate acestuia. Se mai numește și variator de frecvență sau VFD, iar în unele industrii este pur și simplu cunoscut ca un invertor.

Unitatea primește o sursă de curent alternativ fixă ​​de la rețea sau sistemul de distribuție a instalației și o transformă într-o ieșire controlată. Componentăele principale din interior sunt redresorul, o magistrală DC, o etapă invertor și o placă de control. Interfața operatorului vă permite să setați parametrii de viteză, accelerație și protecție.

Cum funcționează unitățile AC

Viteza motorului cu inducție este proporțională cu frecvența tensiunii de alimentare. Viteza sincronă este calculată ca fiind de 120 de ori frecvența împărțită la numărul de poli. Când convertizorul reduce frecvența de ieșire, motorul încetinește.

Tensiunea și frecvența trebuie să se schimbe împreună. Menținerea constantă a raportului dintre tensiune și frecvență menține fluxul magnetic în motor. La viteze mici, sistemul de acţionare adaugă o creştere de tensiune pentru a produce suficient cuplu de pornire.

Două platforme principale de control

Controlul V/f este metoda în buclă deschisă. Setează tensiunea și frecvența în funcție de o curbă predeterminată și este simplu, robust și potrivit pentru majoritatea aplicațiilor de ventilatoare, pompe și compresoare. Controlul vectorial folosește un algoritm în buclă închisă, adesea cu un encoder, pentru a regla cuplul și viteza cu o precizie mult mai mare. Este utilizat la macarale, ascensoare, extrudere și mașini-unelte unde sarcina se modifică rapid.

De ce să folosiți unități AC

Cel mai puternic motiv pentru a folosi un Unitate de curent alternativ reprezintă economii de energie la sarcinile cu viteză variabilă. Ventilatoarele centrifuge și pompele respectă legile afinității: puterea se modifică odată cu cubul vitezei. Reducerea vitezei de la 100% la 80% modifică puterea de intrare la aproximativ 51% din valoarea inițială. Un ventilator de 90 kW care funcționează la o viteză de 70 la sută consumă aproximativ o treime din puterea de care ar avea nevoie la viteză maximă, iar în comparație cu controlul amortizorului, economiile sunt de obicei în intervalul 40-60 la sută.

Dincolo de economii, un drive îmbunătățește și consistența procesului. Mixerele, extruderele și mașinile textile se bazează pe o viteză stabilă pentru a menține calitatea produsului repetabilă. În extrudare, o mică variație a vitezei creează o diferență de grosime a liniei care se termină ca material rezidual. Caracteristica de accelerare controlată reduce stresul mecanic asupra curelelor, cutiilor de viteze și cuplajelor, ceea ce scade costurile de întreținere și crește durata de viață a echipamentului.

Pornirea directă consumă de șase până la opt ori curentul nominal al motorului. O unitate limitează curentul de pornire la un nivel de 1,5 până la 2 ori curentul nominal, reducând scăderea tensiunii pe linia instalației și șocurile mecanice la angrenaje, curele și arbori.

Tipuri și aplicații

Unitățile AC sunt de obicei grupate după tensiunea de ieșire. Unitățile de joasă tensiune acoperă 200-690 V și sunt utilizate pentru motoare de la câteva sute de wați până la aproximativ 500 kW. Unitățile de tensiune medie acoperă 2,3-11 kV și servesc motoare de mare putere în intervalul de megawați.

Aplicațiile industriale comune includ:

• Pompe și ventilatoare centrifuge în sistemele de tratare a apei, HVAC și cazane
• Compresoare de aer în instalații cu variații mari de presiune
• Mixere, centrifuge și agitatoare în procesarea chimică și alimentară
• Ascensoare, macarale tip portal și palanuri care necesită schimbări ușoare ale vitezei
• Mașini-unelte CNC, strunguri verticale și mașini de tăiat rotative
• Extrudere și rafinare în industria cauciucului și a materialelor plastice

Raynen Technology publică, de asemenea, soluții de aplicare pentru utilaje specifice, cum ar fi modernizarea compresoarelor de aer care economisește energie, sisteme de ventilatoare pentru cazane, suflante de aerare pentru tratarea apelor uzate, alimentare cu apă la presiune constantă și extrudere cu șurub. Aceeași platformă de transmisie poate fi configurată pentru a se potrivi cu aceste modele mecanice.

Cum se selectează o unitate AC

Începeți de la plăcuța de identificare a motorului, nu de la un catalog. Valorile nominale ale variatorului ar trebui să se bazeze mai degrabă pe curentul motorului decât pe puterea motorului. Pentru sarcini cu cuplu variabil, cum ar fi ventilatoare și pompe, unitatea poate avea adesea aceeași dimensiune ca și motorul. Pentru sarcini de cuplu constant, lăsați o marjă de una sau două dimensiuni de unitate peste valoarea nominală a motorului.

Caracteristica cuplului de sarcină este primul lucru de identificat. Sarcinile de cuplu variabile au un cuplu care crește cu pătratul vitezei. Sarcinile constante de cuplu furnizează același cuplu pe toată gama de viteze, iar sarcinile de putere constantă reduc cuplul pe măsură ce viteza crește.

Alți factori includ temperatura ambiantă, altitudinea și tipul de incintă. Cele mai multe unități sunt reduse la o temperatură peste 40 de grade Celsius și peste 1000 m altitudine. Dacă cablul motorului este mai lung de 50 m, întrebați despre un reactor de ieșire pentru a proteja înfășurarea motorului de vârfurile de tensiune reflectate.

Dacă unitatea trebuie monitorizată de la un PLC sau SCADA, verificați ce interfață de comunicație este disponibilă. Mediile prăfuite, umede sau agresive chimic necesită un grad mai mare de protecție la pătrundere sau o carcasă adecvată.

Considerații privind instalarea și achiziția

Distorsiunea armonică este o problemă comună atunci când mai multe unități se alimentează de la același transformator. Adăugarea unui reactor de linie sau a unei bobine de curent continuu reduce distorsiunea curentului și este, de obicei, o modalitate ieftină de a îndeplini limitele locale de calitate a energiei.

Frânare: dacă sarcina poate repara motorul, de exemplu o macara care coboară o sarcină sau un transportor care se oprește cu o sarcină grea, aveți nevoie fie de o rezistență de frânare dinamică, fie de o unitate regenerativă.

Nu uita niciodată de documentație și asistență post-vânzare. Solicitați manualul de utilizare, desenele electrice și software-ul de configurare în limba pe care o folosesc tehnicienii dvs. Raynen Technology publică aceste materiale în documentul său centru de descărcare . Dacă furnizorul de unități nu furnizează aceste articole în avans, riscați timpi mai lungi de punere în funcțiune și costuri de reparații mai mari ulterior. Pentru un anumit motor și sarcină, suport tehnic pagina este locul potrivit pentru a confirma dimensionarea și compatibilitatea unității înainte de a comanda.

Drive-uri Raynen pentru aplicații industriale AC

Raynen Technology, marca de automatizare industrială din spatele raynendrive.com, proiectează și produce convertizoare de curent alternativ, alături de soft startere, servosisteme, PLC-uri și interfețe om-mașină. Compania a fost fondată în 2007 și este listată la Bursa de Valori din Shanghai. Portofoliul de produse este destinat să acopere straturile de control, antrenare și execuție ale unei mașini complete.

Pentru aplicații standard de ventilatoare, pompe și textile de joasă tensiune, RVE21 Smart drive oferă o soluție compactă, ușor de utilizat, cu setare simplă a parametrilor. Atunci când procesul necesită un control precis al vitezei și al cuplului, sistemul de antrenare vectorială RVE32 oferă performanță în buclă închisă pentru macarale, ascensoare, mixere și mașini-unelte. Pentru motoarele de mare putere în alimentarea cu apă și servicii petrochimice, seria RVE1000 se ocupă de alimentarea cu tensiune medie de până la 11 kV.

Catalogul companiei include, de asemenea, demaroare soft de joasă și medie tensiune, PLC-uri, HMI, servomotoare și servodriversări. Această amploare contează din două motive. În primul rând, puteți obține asistență tehnică consecventă de la un singur furnizor. În al doilea rând, unitatea poate fi integrată cu un sistem de control complet care include PLC și HMI, ceea ce accelerează punerea în funcțiune.

Convertizor de curent alternativ de joasă tensiune RVE21 pentru motoare de 55-200 kW Seria RVE21 oferă o gamă largă de tensiuni și o capacitate de suprasarcină de până la 200%, cu un scut detașabil pentru instalare unul lângă altul. Designul său independent al căilor respiratorii asigură o răcire fiabilă, făcându-l o alegere rentabilă pentru integrarea cu sistemele PLC și HMI. Vizualizare produs →

Convertizor de curent alternativ RVE32 Vector pentru aplicații de mare putere de până la 800 kW Seria RVE32 oferă control vectorial fără senzori și adaptare automată a parametrilor buclei, nefiind nevoie de depanare. Disponibil în carcasă din plastic sau fier cu standard Modbus, se potrivește nevoilor de mare putere de la 250 la 800 kW cu afișaj cu două linii. Vizualizare produs →

Convertizor de curent alternativ RVE1000 de medie tensiune pentru controlul direct al motorului de înaltă tensiune Seria RVE1000 folosește cascada în punte H în mai multe etape pentru suprapunerea tensiunii și controlul ARM/DSP, permițând acționarea directă a motoarelor de înaltă tensiune fără filtre. Proiectat pentru controlul master-slave al transportoarelor cu bandă, servește industriilor chimice, de ridicare, compresoare de aer și oțel. Vizualizare produs →

Unitatea AC potrivită economisește energie, îmbunătățește stabilitatea procesului și protejează motorul și echipamentele din aval. Selectați-l de pe plăcuța de identificare a motorului, confirmați tipul de sarcină și verificați cerințele de mediu și de comunicare. Dacă aveți o anumită aplicație, utilizați echipa de asistență tehnică Raynen pentru a confirma dimensionarea și setul complet de documentație înainte de a plasa o comandă.