Ovládací panel VFD

Použitelné standardy

Ul 508a

IEC61000-4 《pozměňovací návrh 1-elektromagnetická kompatibilita (EMC)》

Funkce

• Vynikající výkon
• Úspora energie
• Vysoká účinnost
  
  
  

Standardy výkonnosti produktu

GB/T 12668.3-2012: Elektrické jednotky s proměnnou rychlostí-Část 3: Požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu a specifické testovací metody

IEC 61800-2: 2021: Systémy nastavitelné rychlosti elektrického pohonu - část 2: Obecné požadavky - Specifikace hodnocení pro nastavitelné rychlostní střídavé systémy napájení

IEC 60204-1: 2021: Bezpečnost strojů - elektrická zařízení strojů - část 1: Obecné požadavky

IEC 61000-6-2: 2016: Elektromagnetická kompatibilita (EMC)-Část 6-2: Obecné standardy-standard imunity pro průmyslové prostředí

Aplikace

Ovládací panel VFD se široce používá s výrobními linkami, čerpadly, ventilátory, klimatizačními jednotkami, výtahy, logistickými sklady, metalurgií a různými dalšími průmyslovými scénáři.

Význam technologie VFD

Technologie proměnné frekvenční jednotky (VFD) je základním kamenem moderní průmyslové automatizace a nabízí kritický pokrok v oblasti efektivity, kontroly a dlouhověkosti vybavení. Přesně spravováním rychlosti a točivého momentu elektrických motorů poskytuje VFD značné výhody oproti tradičním motorickým systémům s pevnou rychlostí.

Mezi hlavní výhody technologie VFD patří:

• Úspory energie: Jednou z nejpřesvědčivějších výhod je podstatné snížení spotřeby energie. V aplikacích, jako jsou čerpadla a ventilátory, spotřebu energie motoru přímo souvisí s kostkou jeho rychlosti; Dokonce i malé snížení rychlosti může vést k významnému úsporám energie, často snižování spotřeby energie téměř o 50% s pouze 20% snížením rychlosti. Tato schopnost umožňuje strojům spojit využití energie se skutečnou poptávkou za zatížení, minimalizovat odpad a snižovat provozní náklady.
• Vylepšená kontrola procesu: VFD umožňují přesné a nastavitelné ovládání nad rychlostí, zrychlením motoru a točivého momentu. To vede k plynulejšímu provozu, jako jsou měkké starty, které postupně zvyšují rychlost motoru, snižují mechanické napětí na pásech, ozubených koláčích a spojkách. Tato úroveň kontroly je zásadní v aplikacích vyžadujících vysokou přesnost, od výrobních dopravních systémů po aplikace HVAC, což zajišťuje lepší kvalitu produktu a konzistentní výkon.
• Prodloužená životnost vybavení: Snížením mechanického napětí během spuštění a provozu VFDS minimalizuje opotřebení motorů a připojených zařízení. Tato hladší operace vede k delší životnosti pro mechanické komponenty a snižuje frekvenci údržby a prostojů. Kromě toho VFDS nabízí zlepšenou ochranu motorů proti problémům, jako je přetížení tepelného, ​​přepětí a podpětí.

Základní komponenty panelu VFD

Ovládací panel s variabilní frekvenční pohon (VFD) je sestava různých komponent, které spolupracují na bezpečné ovládání motoru. Zatímco samotný VFD je centrální komponentou, panel integruje další kritická zařízení, aby zajistil ochranu, provozní stabilitu a ovládání uživatele.

Variabilní frekvenční pohon (VFD)

Srdcem panelu je VFD, také známý jako střídavý pohon nebo střídač. Toto sofistikované elektronické zařízení je zodpovědné za převod pevné frekvence a napětí z příchozího napájení do variabilní frekvence a napětí. Tento proces umožňuje přesnou kontrolu nad rychlostí a točivým momentem motoru. VFD se skládá ze tří primárních řezů: usměrňovače, DC odkaz a střídač.

Klíčové elektrické části

Pro podporu VFD a ochranu celého systému obsahuje ovládací panel několik klíčových elektrických komponent:

• Jističe a pojistky: Jedná se o nezbytná ochranná zařízení umístěná u vstupního napájení. Zaručují VFD a další komponenty před poškozením přerušením obvodu v případě zkratu nebo přetížení. Slouží také jako prostředek k bezpečnému odpojení energie pro údržbu.
• Linka reaktory a harmonické filtry: Liniový reaktor je induktor nainstalovaný před VFD, aby zmírnil harmonické a napěťové hroty z elektrického vedení, zlepšil kvalitu energie a chránil pohon. Pro účinnější snížení harmonického zkreslení, které může negativně ovlivnit jiné zařízení na stejnou energetickou mřížku, lze použít harmonický filtr.
• Stykače a obtoková zařízení: Skalovač lze použít k zapojení nebo uvolnění VFD z motoru. Skryl bypassu umožňuje, aby motor byl spuštěn přímo z hlavního napájení a obchází VFD. Toto je klíčová funkce pro kritické aplikace, kde systém musí pokračovat v provozu, i když VFD selže nebo vyžaduje údržbu.
• Chladicí systém: VFDS generuje během provozu značné množství tepla. Aby se zabránilo přehřátí a zajištění spolehlivosti, jsou ovládací panely vybaveny chladicími systémy, které mohou zahrnovat chladicí ventilátory nebo klimatizační jednotky, zejména v horkém prostředí.

Jednotka řízení a rozhraní

Tato část panelu umožňuje interakci člověka a monitorování systému:

• Rozhraní operátora (HMI): Přední část panelu obvykle obsahuje rozhraní operátora, jako je klávesnice, dotyková obrazovka nebo tlačítka a indikátorová světla. To umožňuje operátorům spustit a zastavit motor, upravit jeho rychlost, monitorovat provozní stav (např. Rychlost, proud) a zobrazit jakékoli chyby nebo alarmy. Tato rozhraní se mohou pohybovat od jednoduchých tlačítka k pokročilým dotykovým obrazovkám, které se integrují s většími řídicími systémy.

Jak funguje ovládací panel VFD

Skříň VFD manipuluje s elektrickou energií prostřednictvím třístupňového procesu, aby přesně řídila rychlost motoru. K tomuto procesu dochází v samotném jednotce proměnné frekvence, která je centrální složkou umístěná a chráněná panelem.

Převod AC na DC (náprava)

Proces začíná, když standardní pevný frekvenční střídavý výkon z nástrojového řádku vstoupí do VFD. První fází uvnitř jednotky je převodník nebo usměrňovač, který je obvykle složen z řady diod. Jedinou funkcí této části je transformovat příchozí střídavé napětí na DC napětí. Výstup této fáze je pulzující DC napětí.

DC sběrnice a filtrování

Pulzující DC napětí z usměrňovače je poté odesláno do DC sběrnice, známé také jako DC Link. Toto střední fáze se skládá z velkých kondenzátorů, které filtrují a vyhlazují pulzace a vytvářejí čisté a stabilní napětí DC. Kondenzátory působí jako nádrž a ukládají elektrickou energii, která má být použita v závěrečné fázi.

Konverze DC na AC (inverze)

Toto je kritická fáze, kde dochází ke kontrole. Poslední část VFD je střídač. Synteticky vytváří nový výstup AC napětí a pomocí vysokorychlostních tranzistorů (jako izolované bipolární tranzistory nebo IGBT) vyžaduje hladké napětí DC z DC sběrnice a za použití vysokorychlostního tranzistorů (jako izolované bipolární tranzistory nebo IGBT). Přepínáním těchto tranzistorů zapnuto a vypnutím velmi vysokou rychlostí se k konstrukci simulované střízlivé vlny používá technika známá jako modulace šířky pulsu (PWM). Je důležité, a to jak napětí, tak frekvence tohoto nového střídavého výstupu jsou plně nastavitelné.

Dosažení přesného ovládání motoru

Rychlost rotačního střídavého motoru je přímo úměrná frekvenci napájení, které se mu dodává. Přesně ovládáním frekvence syntetizovaného střídavého výstupu z střídače může VFD diktovat přesnou rychlost, při které se motor otáčí. Například pro spuštění motoru 60 Hz při poloviční rychlosti, VFD vydává frekvenci 30 Hz. VFD také upravuje výstupní napětí v poměru k frekvenci (udržování konstantního poměru Volts-Per-Hertz nebo V/Hz), aby poskytoval nezbytný točivý moment a zabránil motoru kreslit nadměrný proud a přehřátí. Celý tento proces umožňuje hladké a nepřesné kontrolu nad rychlostí motoru z téměř nuly až po plnou hodnotnou rychlost a dokonce i dále.

Běžné aplikace panelů VFD

Drivní panely VFD jsou všestranné a široce používané v mnoha průmyslových odvětvích ke zvýšení řízení motoru, zlepšení energetické účinnosti a optimalizaci procesů. Jejich schopnost přesně řídit rychlost motoru je činí neocenitelnými v řadě aplikací, od stavebních služeb po těžké průmyslové operace.

Systémy HVAC

Při systémech vytápění, ventilace a klimatizace (HVAC) jsou VFD zásadní pro kontrolu ventilátorů, čerpadel a kompresorů. Nastavením rychlosti motoru tak, aby odpovídala vytápění nebo chlazení v reálném čase, mohou VFD výrazně snížit spotřebu energie. Například zpomalení motoru ventilátoru o 20% může mít za následek úsporu energie téměř 50%. Tato přesná kontrola také vede ke stabilnější teplotě a tlakové úrovni, zlepšení pohodlí cestujících a prodloužení životnosti zařízení snížením mechanického napětí z náhlých startů a zastavení.

Čerpadla a úprava vody

Panely VFD se často používají v řízení vody a odpadních vod. V aplikacích čerpadla dobře může VFD udržovat konstantní tlak vody navzdory kolísající poptávce úpravou rychlosti čerpadla. To eliminuje časté zapnutí/vypnutí motoru čerpadla, který šetří energii a prodlužuje životnost motoru. V úpravách vody se VFD používají k řízení čerpadel a dmychadel, což umožňuje přesnou regulaci průtokových rychlostí a provzdušňovacích procesů, což je nezbytné pro efektivní léčbu. Mohou také pomoci zmírnit problémy, jako je vodní kladivo, poskytnutím měkkého startu a zastavení pro čerpadla.

Průmyslová a výroba

V průmyslovém sektoru jsou panely VFD nezbytné pro širokou škálu strojů. Aplikace zahrnují:

• Dopravní systémy: VFD umožňují nastavení rychlosti dopravníků na základě výrobních potřeb, zajištění hladkého provozu a synchronizace s jinými procesy.
• Čerpadla, kompresory a ventilátory: Podobně jako systémy HVAC se VFDS používají k řízení průmyslových čerpadel, kompresorů a ventilátorů, aby odpovídaly výkonu s poptávkou procesu a úspory energie.
• Stručně řečeno stroje: V zařízení, jako jsou mixéry, brusky a soustruhy, VFD poskytují přesnou rychlost a ovládání točivého momentu nezbytnou pro kvalitu a konzistenci produktu.