Сорғылар, желдеткіштер және конвейерлер үшін дұрыс VFD қалай таңдауға болады

Ауыспалы жиілік дискісін (VFD) дұрыс қолданбау қозғалтқыштың мерзімінен бұрын істен шығуына, кедергі тудыратын және процестің тоқтап қалуына әкеледі. Дұрыс дискіні таңдау жүктеме профильдерін, электрлік шындықтарды және ұзақ мерзімді қолдау қажеттіліктерін талдау үшін негізгі ат күші сәйкестігінен тыс өтуді талап етеді. Инженерлер мен мекеме менеджерлері ұзақ мерзімді сенімділікпен бастапқы капитал шығындарын теңестіру үшін жиі күреседі. Іске қосу моментін, қоршаған ортаға қауіп-қатерді, гармоникалық бұрмалауды немесе кіріс қуат конфигурацияларын есепке алмастан дискіні көрсету апатты жүйе ақаулығына әкеледі.

Бұл нұсқаулық тұрақты моментке (конвейерлер) қарсы айнымалы моменттің (сорғылар мен желдеткіштердің) нақты талаптарын қарастыратын жүктеме сипаттамаларына негізделген дұрыс VFD бағалау және көрсету үшін жүйелі, инженерлік бірінші құрылымды қамтамасыз етеді.

• Өлшем HP емес, FLA бойынша: Жұмыс тиімсіздігі мен ең жоғары ағымдағы талаптарды есепке алу үшін әрқашан қозғалтқыштың толық жүктеме күшейткіштеріне (FLA) негізделген VFD өлшемін алыңыз.

• Жүктеме профилін сәйкестендіріңіз: сорғылар мен желдеткіштерге арналған VFD әдетте 'Қалыпты жұмыс' дәрежесін (айнымалы момент) талап етеді, ал конвейерлер жоғары іске қосу инерциясын өңдеу үшін 'Ауыр жүк' дәрежесін (тұрақты момент) талап етеді.

• Кернеу мен сымдарды тексеру: әрқашан құрылғының кіріс қуатын VFD-ге сәйкестендіріңіз және қозғалтқыштың арнайы сым конфигурациясының (Үштік/Шығарма) дискінің шығысымен сәйкес келуіне көз жеткізіңіз.

• Қоршаған ортаны есепке алу: Қоршаған орта температурасы, биіктік және ауадағы ластаушы заттар NEMA/IP қоршауының талап етілетін рейтингін және термиялық азаюды есептеулерді талап етеді.

• Электрлік тәуекелдерді азайту: қозғалтқыш оқшаулауын қорғау және IEEE 519 қуат сапасы стандарттарына сәйкес келетін желілік реакторлардың немесе гармоникалық сүзгілердің құны мен физикалық ізінің факторы.

Жүктеме түрі VFD таңдауына қалай әсер етеді

Кез келген дискіні таңдауға арналған негізгі сүзгі механикалық жүктеме профилі болып табылады. Кез келген электр сипаттамаларын қарастырмас бұрын, айнымалы момент пен тұрақты момент жүктемелері арасындағы сыни айырмашылықты анықтау керек. Жүктеме түрін анықтамау зауыт қабатында нашар өнімділікке кепілдік береді. Желдету желдеткішіне арналған өлшемді жетек толық жүктелген конвейер лентасына жалғанған жағдайда, шамадан тыс ток ақауы кезінде дереу іске қосылады. Жетектің шамадан тыс жүктеме сыйымдылығын басқарылатын жабдықтың механикалық шындықтарына сәйкестендіру керек.

Сорғылар мен желдеткіштер үшін VFD таңдау

Сорғылар мен желдеткіштер сияқты орталықтан тепкіш жүктемелер «Афифинділік» заңдарына бағынады: айналу моменті жылдамдықтың квадратына қарай артады, ал қуат текшеге қарай артады. Мысалы, 50% жылдамдықпен жұмыс істейтін желдеткіш толық жылдамдықта қажетті қуаттың шамамен 12,5% ғана қажет етеді, бұл HVAC және сұйықтық жүйелерінде мүмкін болатын қуатты үнемдеуді түсіндіреді.

Сорғылар мен желдеткіштер салыстырмалы түрде төмен іске қосу моментін талап ететіндіктен, а Әдетте 'Қалыпты жұмыс' рейтингі бар сорғылар мен желдеткіштер үшін VFD жеткілікті. Бұл дискілер әдетте 60 секунд ішінде 110%-дан 120%-ға дейін шамадан тыс жүктеме сыйымдылығын қамтамасыз етеді, бұл төмендетілген жылдамдықтарда күшті қуат тиімділігін сақтай отырып, қажетсіз шамадан тыс қосусыз іске қосу үшін жеткілікті қуат береді.

Жоғарыдағы кесте айнымалы момент қолданбалары неліктен тиімділіктің үлкен өсуін беретінін көрсетеді. Қозғалтқыш жылдамдығын небәрі 10%-ға төмендету қуат тұтынуды шамамен 27%-ға азайтады. Бұл механикалық шындық диск жетегінің бастапқы көтерілу фазасында минималды шамадан тыс жүктемемен стандартты токтарды өңдеуі қажет екенін көрсетеді.

Конвейерлер үшін VFD таңдау

Конвейерлер, экструдерлер және оң ығысу сорғылары жылдамдық диапазонында тұрақты моментті қажет етеді. Сорғылар мен желдеткіштерден айырмашылығы, олар көбінесе статикалық үйкелісті жеңу үшін жоғары іске қосу моментін қажет етеді, әсіресе ауыр жүктеме кезінде іске қосу кезінде.

Бұл қолданбалар әдетте 60 секунд ішінде 150% - 200% шамадан тыс жүктеу сыйымдылығы бар 'Heavy Duty' VFD-ді қажет етеді. Бұл қосымша ток толық жүктелген конвейерді тоқтатпай іске қосуға көмектеседі және ұсақтағыштар немесе экструдерлер сияқты жабдыққа механикалық кедергінің уақытша жоғарылауын өңдеуге мүмкіндік береді.

Тежеу талаптары да маңызды. Азайған конвейерлер, көтергіштер және жоғары инерциялық жүктемелер баяулау кезінде қалпына келетін энергияны тудыруы мүмкін, кернеуді VFD тұрақты ток шинасына жібереді. Бұл энергияны қауіпсіз тарату және асқын кернеу ақауларын болдырмау үшін сыртқы тежеу ​​резисторлары қажет болуы мүмкін.

Моторыңыз үшін VFD өлшемін қалай анықтауға болады

Дұрыс техникалық параметрлерді орнату жетектің қозғалтқышқа дәл және қауіпсіз сәйкес келуін қамтамасыз етеді. Бұл кезеңдегі болжам еріген оқшаулағышқа, сақтандырғыштардың жарылуына және зақымдалған жабдыққа әкеледі. Мотор тақтайшасын мұқият оқып шығып, оның техникалық сипаттамаларын дискінің шығыс мүмкіндіктеріне сәйкестендіріңіз.

Неліктен толық жүктеме күшейткіштері (FLA) бойынша өлшемдерді келісу мүмкін емес

Ешқашан VFD-ны тек ат күшімен өлшемеңіз. Бірдей HP рейтингі бар қозғалтқыштар тиімділікке, қуат коэффициентіне және полюстер санына байланысты әртүрлі токтарды тарта алады. Мысалы, 6 полюсті қозғалтқыш бірдей ат күші бар 2 полюсті қозғалтқышқа қарағанда көбірек ток тарта алады.

Оның орнына VFD өлшемін қозғалтқыштың толық жүктеме күшейткіштері (FLA) тақтасына сәйкес белгілеңіз. Дискінің үздіксіз шығыс тогы қозғалтқыштың FLA мәніне тең немесе одан жоғары болуы керек. Қозғалтқыш 65 ампер деп есептелсе, VFD үздіксіз кемінде 65 ампер беруі керек. FLA пайдалану шамадан тыс жүктемені болдырмауға көмектеседі және диск жұмыс кезінде жеткілікті ток бере алатынын қамтамасыз етеді.

Кіріс қуаты мен қозғалтқыш кернеуінің сәйкес келуі

Нысанның қуат көзі VFD кіріс кернеуіне сәйкес болуы керек. 460В дискіні 230В қуат көзіне қосу кернеудің төмен ақауын тудыруы мүмкін, ал 230В дискіні 460В-ға қосу ішкі компоненттерді зақымдауы мүмкін. Дискіні таңдамас бұрын әрқашан желідегі нақты кернеуді тексеріңіз.

Қозғалтқыш сымдары да VFD шығыс кернеуіне сәйкес болуы керек. Көптеген өнеркәсіптік қозғалтқыштар Delta немесе Wye сымдарын қолдана отырып, 230/460 В сияқты қос кернеуді қолдайды. Қате сым төмен айналу моментін, шамадан тыс сырғуды және қызып кетуді тудыруы мүмкін.

Үш фазалы қозғалтқышты VFD арқылы қуаттандыру кезінде бір фазалы кіріс сонымен қатар ерекше назар аударуды талап етеді. Жоғары кіріс тогы мен қосымша термиялық кернеуді өңдеу үшін диск жетегінің құнын төмендету немесе шамадан тыс ұлғайту қажет болуы мүмкін. Әрқашан бір фазалы кіріс қолданбалары үшін өндірушінің өлшем талаптарын орындаңыз.

Мотордың үйлесімділігі және оқшаулау кернеуі

Барлық қозғалтқыштар заманауи жетектің электр қуатын көтере алмайды. Стандартты қозғалтқыштар мен инверторлы қозғалтқыштар арасындағы айырмашылықты бағалау керек. Инверторлық қозғалтқыштар NEMA MG1 Part 31 стандарттарына сәйкес келеді. Олар импульстік ен модуляциясы (PWM) арқылы жасалған қатал электр ортасына төтеп беруге арналған жақсартылған орама оқшаулауымен ерекшеленеді.

Дискілер шағылысқан толқындар немесе dV/dt деп аталатын құбылысты жасайды. Оқшауланған қақпаның биполярлы транзисторларының (IGBTs) жылдам ауысуы жоғары жиілікті кернеу импульстерін қозғалтқыш кабеліне жібереді. Кабель жеткілікті ұзын болса, бұл импульстар қозғалтқыш терминалдарынан шағылысып, кіріс импульстарының үстіне жиналады. Бұл стандартты 480 В жүйесінде 1600 вольттан асатын кернеудің жоғарылауын тудырады. Бұл шыбықтар стандартты қозғалтқыш оқшаулауын жейді, бұл қысқа тұйықталуға және мотордың апатты істен шығуына әкеледі.

Қозғалтқышты қорғау үшін кабельдің максималды ұзындығына қатысты қатаң нұсқауларды орнатыңыз:

1. 0-ден 50 футқа дейін: Стандартты орнату. Инверторлы қозғалтқыштар үшін әдетте қосымша шығыс сүзгілеу қажет емес.

2. 51 - 150 фут: кернеудің жоғарылауын азайту үшін жетек терминалдарына 3% немесе 5% шығыс жүктеме реакторын орнатыңыз.

3. 151-300 фут: Кернеудің көтерілу уақытын бәсеңдету және орамдарды қорғау үшін арнайы dV/dt сүзгісін орнатыңыз.

4. 300 футтан жоғары: PWM сигналын қайтадан тегіс, синусоидалы толқын пішініне түрлендіру үшін синусоидальды толқын сүзгісін орнатыңыз.

VFD орнату және қоршаған ортаға қойылатын талаптар

Орнату орнының физикалық шындықтары электрлік талаптар сияқты жабдықты таңдауды талап етеді. Сезімтал электрониканы қатал ортаға тиісті қорғаныссыз орналастыру қысқа қызмет мерзіміне кепілдік береді. Техникалық сипаттаманы аяқтамас бұрын ауадағы ластаушы заттарды, қоршаған ортаның жылуын және биіктікті бағалау керек.

Дұрыс қоршау рейтингін таңдау (NEMA/IP)

Қоршау рейтингтері жабдықтың шаңға, суға және физикалық енуге қаншалықты төзімді екенін анықтайды. Қате қоршауды таңдау ластанған жылу раковиналарына, басқару тақталарының қысқа тұйықталуына және жетектің мерзімінен бұрын істен шығуына әкеледі.

NEMA 1 дискісін шаңды зауыт еденіне орнатсаңыз, салқындатқыш желдеткіштерге қатты бөлшектер сорылады. Бұл шаң ішкі жылу раковиналарының үстінен оқшаулағыш көрпе ретінде әрекет етеді, бұл дискінің қызып кетуіне және істен шығуына әкеледі. Қоршауды әрқашан нысанның ең нашар экологиялық жағдайларына сәйкестендіріңіз.

Жылумен басқару және шындықты бұзу

Жылу қатты дене электроникасының негізгі жауы болып табылады. Қоршаған ортаның жоғары температурасы құрылғының ағымдағы сыйымдылығын төмендетуді қажет етеді. Өнеркәсіптік жетектердің көпшілігі 40°C (104°F) температурада толық шығуға есептелген. Басқару панелінің ішіндегі қоршаған орта температурасы осы шекті мәннен асып кетсе, өндірушінің азаю қисығына сәйкес үздіксіз токтың максималды мәнін азайту керек. Бұлай істемеу құрылғының шамадан тыс температура ақаулығына байланысты іске қосылуына әкеледі.

Биіктік салқындату тиімділігіне де әсер етеді. Жоғары биіктіктегі жұқа ауа ішкі радиаторлардан жылуды аз сіңіреді. Биіктіктің төмендеуі әдетте 1000 метрден (3300 фут) жоғары басталады. Осы бастапқы деңгейден жоғары әрбір 100 метр үшін сіз әдетте дискінің ағымдағы сыйымдылығының 1% жоғалтасыз. Таудағы биік тау-кен жұмыстарына жабдықты орнатып жатсаңыз, ауаның орнын толтыру үшін жетекті тым ұлғайту керек.

Басқару панелдерінің ішіндегі ауа ағынының дұрыс болуын келісуге болмайды. Өндірушінің рұқсат талаптарын дәл орындаңыз. Құрылғының үстінде, астында және жанында жеткілікті орын қалдыру ішкі салқындату желдеткіштерінің ыстық ауаны тиімді шығаруын қамтамасыз етеді. Кішкентай қоршауға тым көп құрамдастарды қысу жылу тез жиналатын өлі аймақтарды тудырады. Бірнеше дискіні бір шкафқа орнатсаңыз, астыңғы блоктан шығатын жылу үстіңгі бөліктің кірісіне тікелей түспеуі үшін оларды бір-бірінен жылжытыңыз.

VFD басқару әдістері және байланыс опциялары

Жабдықтың механикалық процесспен және кеңірек нысанды басқару жүйесімен қалай әрекеттесетінін бағалау керек. Басқару әдісі қозғалтқыштың жылдамдық пәрменін қаншалықты дәл орындайтынын анықтайды. Байланыс протоколдары техникалық қызмет көрсету тобының өнімділік деректерін қаншалықты оңай бақылай алатынын анықтайды.

Герцке вольт (В/Гц) және сенсорсыз векторлық басқару (SVC)

Герцке вольт (В/Гц) басқару орталықтан тепкіш қолданбалар үшін стандартты, үнемді таңдау болып табылады. Ол кернеу мен жиілік арасындағы сызықтық қатынасты сақтайды. Бұл әдіс а үшін тамаша жұмыс істейді VFD стандартты желдеткішпен немесе салқындату мұнарасының сорғысымен жұмыс істейді. В/Гц басқару оңай реттеледі және қозғалтқыштың күрделі математикалық үлгілерін қажет етпейді. Дегенмен, ол өте төмен жылдамдықта жоғары айналу моментін шығару үшін күреседі.

Сенсорсыз векторлық басқару (SVC) конвейерлер, экструдерлер және ауыр жүктер үшін қажет. SVC физикалық кодтарды қажет етпестен қозғалтқыш роторының нақты орнын есептеу үшін ішкі математикалық модельді пайдаланады. Бұл жетекке магниттеу тогын крутящий токтан бөлуге мүмкіндік береді. Нәтиже - төмен айналымдарда үлкен моменттің қол жетімділігі және жылдамдықты керемет қатаң реттеу. Ауыр конвейер лентасын тоқтап қалмай біркелкі алға жылжыту қажет болса, SVC пайдалану керек.

Енгізу/шығару және байланыс хаттамалары

Жергілікті басқаруға арналған аналогтық және сандық енгізу/шығару талаптарын бағалаңыз. Іске қосу/тоқтату пәрмендері, алға/кері ауысу және ақауларды қалпына келтіру үшін сандық кірістер қажет. Қысым түрлендіргіштерінен, температура сенсорларынан немесе шығын өлшегіштерінен жылдамдық анықтамаларын алу үшін сізге аналогтық кірістер (әдетте 4-20мА немесе 0-10В) қажет. Дискіде қымбат кеңейту карталарын қажет етпей-ақ нақты сенсорлық массивпен жұмыс істеу үшін жеткілікті борттық терминалдар бар екеніне көз жеткізіңіз.

PLC және SCADA байланысы үшін өнеркәсіптік желі интеграциясының қажеттіліктерін бағалаңыз. Заманауи қондырғылар болжамды техникалық қызмет көрсету және процесті оңтайландыру үшін желілік деректерге сүйенеді. Дұрыс байланыс картасын алдын ала көрсетіңіз. EtherNet/IP Солтүстік Америка өндірісінде стандартты болып табылады. Modbus TCP/RTU суды тазарту мен HVAC жүйесінде кең таралған. PROFINET еуропалық дизайндағы машиналарда басым. Дискіні зауыт желісіне біріктіру операторларға қозғалтқыш тогын, ақаулық кодтарын және энергияны тұтынуды нақты уақытта басқару бөлмесінен тікелей бақылауға мүмкіндік береді.

VFD vs Soft Starter: қайсысын таңдау керек?

Инженерлер кейде қарапайым жүйелерді шектен тыс құрастырады. Әрбір қозғалтқыш айнымалы жылдамдықты басқаруды қажет етпейді. Сіз айнымалы жиілікті жетегі қажет емес және жұмсақ стартер жақсы таңдау болған кезде нақты құрылымды қамтамасыз етуіңіз керек.

Оның орнына жұмсақ стартерді қашан таңдау керек

Қолданба іске қосу кезінде тек механикалық соққыны азайтуды қажет еткенде жұмсақ стартерді таңдаңыз. Жұмсақ стартер қозғалтқышқа берілетін кернеуді біртіндеп арттыру үшін тиристорларды (силиконмен басқарылатын түзеткіштер) пайдаланады. Бұл кіріс токты шектейді және белдіктердің үзілуіне, тісті берілістердің ажыратылуына немесе құбырлардың су балғасына ұшырауына жол бермейді. Қозғалтқыш толық жылдамдыққа жеткенде, ішкі айналма контактор жабылып, қозғалтқышты желі қуатына тікелей қосады және қатты күйдегі компоненттерді тізбектен шығарады.

Егер процесс жұмыс циклі кезінде жылдамдықты бақылауды қажет етпесе, жұмсақ стартердің тиімділігі жоғары. Толық жылдамдықпен ұстап тұратын резервуарды жай ғана толтырып, содан кейін өшетін сорғы үздіксіз жылдамдықты модуляциялауды қажет етпейді. Жұмсақ стартерлер кішірек, жұмыс циклі кезінде аз жылу шығарады және айналып өткеннен кейін электр желісінде нөлдік гармоникалық бұрмалану жасайды. Жылдамдықты модуляциялау процесті айтарлықтай жақсартуды немесе өлшенетін энергияны үнемдеуді қамтамасыз ететін қолданбаларға арналған резервтік дискілерді.

Қорытынды

1. Кез келген диск каталогын қарау алдында қозғалтқыштың тақтайшаларын тексеріп, нақты толық жүктеме күшейткіштерін (FLA) және кернеуді жазып алыңыз.

2. Қажетті шамадан тыс жүктеме сыйымдылығын анықтау үшін механикалық жүктемені айнымалы момент немесе тұрақты момент ретінде жіктеңіз (Қалыпты жұмыс және ауыр жұмыс).

3. Орнату орнындағы нақты желі кернеуін өлшеңіз және қозғалтқыш сымының конфигурациясының жетек шығысына сәйкес келетінін растаңыз.

4. Оқшаулауды қорғау үшін жүктеме реакторлары немесе dV/dt сүзгілері қажет екенін анықтау үшін жетек пен қозғалтқыш арасындағы кабельдік қашықтықты есептеңіз.

5. Дұрыс NEMA корпусын таңдау үшін қоршаған орта температурасын, ауадағы ластаушы заттарды және орнату орнының биіктігін тексеріңіз және термиялық детайция формулаларын қолданыңыз.

Жиі қойылатын сұрақтар

С: Үш фазалы қозғалтқышты жетекті пайдаланып бір фазалы қуатпен іске қосуға болады ма?

A: Иә. Үш фазалы жетекке бір фазалы қуат беруге болады, ол қозғалтқышқа үш фазалы қуатты береді. Дегенмен, кіріс түзеткіштер мен тұрақты шиналық конденсаторлардағы жоғары термиялық кернеуді өңдеу үшін қозғалтқыштың FLA-ға қатысты дискінің өлшемін екі есе арттыру керек.

С: Неліктен конвейер тоқтаған кезде менің жетекім асқын кернеу ақауына ұшырайды?

A: Конвейерлер сияқты жоғары инерциялық жүктемелер жылдам баяулау кезінде генератор ретінде әрекет етеді. Бұл регенеративті энергия тұрақты ток шинасының кернеуін арттыра отырып, жетекке қайта түседі. Бұл артық энергияны жылу ретінде қауіпсіз тарату үшін динамикалық тежеу ​​резисторын орнату керек.

С: Дискіні пайдалану үшін инверторлық қозғалтқыш қажет пе?

A: Ескі стандартты қозғалтқыштар кейде дискілерде жұмыс істей алатынымен, бұл өте қауіпті. PWM коммутациясы стандартты оқшаулауды тез бұзатын кернеудің жоғарылауын тудырады. Сенімді, ұзақ мерзімді жұмыс үшін әрқашан NEMA MG1 Part 31 сәйкес инверторлық қозғалтқыштарды пайдаланыңыз.

С: NEMA 1 және NEMA 12 қоршауларының айырмашылығы неде?

A: NEMA 1 қораптары таза, ішкі орталарға арналған негізгі металл қораптар болып табылады. Олар шаңнан немесе судан қорғамайды. NEMA 12 корпустары ауадағы шаңнан, кірден және тамшылататын коррозиялық емес сұйықтықтардан қорғалған, бұл оларды зауыт едендері үшін қолайлы етеді.

С: Диск тудыратын гармоникалық бұрмалануды қалай азайтуға болады?

A: Жетектері желілік емес импульстардағы токты тартады, бұл электр желісінде гармоника жасайды. Айнымалы ток реакторларын немесе тұрақты ток дроссельдерін орнату арқылы мұны азайтуға болады. IEEE 519 стандартына неғұрлым қатаң сәйкестік үшін сізге белсенді гармоникалық сүзгілер немесе 18 импульстік жетектер қажет болуы мүмкін.

С: Бір диск бірнеше қозғалтқышты бір уақытта басқара ала ма?

A: Иә, бірақ тек В/Гц басқару режимінде. Барлық қозғалтқыштар бірдей жылдамдықпен жұмыс істейді. Дискінің үздіксіз ток рейтингі барлық қосылған қозғалтқыштардың FLA қосындысынан және 10% қауіпсіздік маржасынан жоғары болуы керек. Әрбір қозғалтқыш жеке артық жүктемеден қорғауды қажет етеді.