Jakie właściwości silnika należy wziąć pod uwagę przy wyborze przetwornicy częstotliwości?

Wybór prawa Napęd prądu przemiennego (znany również jako napęd o zmiennej częstotliwości lub VFD) to krytyczny krok w optymalizacji każdego systemu napędzanego silnikiem. Wydajność napędu jest nierozerwalnie powiązana ze sterowanym przez niego silnikiem, co sprawia, że ​​głębokie zrozumienie charakterystyki silnika jest absolutnie niezbędne dla prawidłowego parowania, wydajności i trwałości systemu.

Oto główne cechy silnika, które należy szczegółowo uwzględnić przy wyborze Napęd prądu przemiennego :

1. Typ silnika i obciążenie znamionowe

Podstawowa natura silnika decyduje o możliwościach sterowania napędu i wymaganej wydajności:

• Technologia silników (indukcyjna a synchroniczna):

  • Silniki indukcyjne: Najczęstszy typ. Standardowe silniki indukcyjne mogą nadawać się do prostych zastosowań przy małych obciążeniach. Jednakże w celu precyzyjnego sterowania lub pracy przy niskich prędkościach przy stałym momencie obrotowym, an silnik pracujący z falownikiem jest często wymagane. Silniki te mają ulepszoną izolację i chłodzenie, aby wytrzymać przełączanie o wysokiej częstotliwości i skoki napięcia generowane przez przetwornicę częstotliwości (sterowanie PWM).

  • Silniki synchroniczne/z magnesami trwałymi: Wymagają one bardziej zaawansowanych algorytmów sterowania (często sterowania wektorowego) z przetwornicy częstotliwości, aby precyzyjnie zarządzać prędkością i momentem obrotowym bez „poślizgu”. Napęd musi być specjalnie przystosowany do tego typu silnika.

• Ocena izolacji: Klasa izolacji silnika (np. NEMA/IEC) musi tolerować skoki napięcia i zawartość harmonicznych wytwarzanych przez przetwornicę częstotliwości. Używanie silnika nieobsługiwanego przez falownik z nowoczesnym napędem może prowadzić do przedwczesnej awarii silnika.

• Obudowa i chłodzenie: Standardowe silniki chłodzone wentylatorem tracą wydajność chłodzenia przy niskich prędkościach. W przypadku zastosowań ciągłych, przy niskich prędkościach i stałym momencie obrotowym, musi to uwzględniać kombinacja przemiennika/silnika, co często wymaga dedykowanego silnik pracujący z falownikiem z niezależną dmuchawą lub napędem ograniczającym pracę na niskich obrotach.

2. Parametry elektryczne i kompatybilność

Dopasowanie podstawowych specyfikacji elektrycznych nie podlega negocjacjom ze względu na bezpieczeństwo i działanie:

• Napięcie i moc znamionowa (KM/kW): Napięcie znamionowe i moc znamionowa przetwornicy częstotliwości muszą odpowiadać wartościom znamionowym silnika lub przekraczać je. Wydajność prądu wyjściowego przemiennika jest zazwyczaj najbardziej krytycznym czynnikiem, ponieważ musi on obsłużyć prąd silnika prąd pełnego obciążenia (FLA) .

• Ampery przy pełnym obciążeniu (FLA): Znamionowy prąd ciągły napędu musi być równy lub większy niż FLA silnika, zwłaszcza podczas pracy z podstawową prędkością silnika.

• Częstotliwość wejściowa (50 Hz lub 60 Hz): Chociaż zadaniem przetwornicy częstotliwości jest zmiana częstotliwości wyjściowej, jej sekcja wejściowa musi być zgodna z częstotliwością zasilania obiektu.

3. Wymagania dotyczące momentu obrotowego i prędkości

Krzywa wydajności silnika określa rodzaj sterowania wymaganego od Napęd prądu przemiennego :

• Krzywa momentu obrotowego (typ obciążenia):

  • Zmienny moment obrotowy: Obciążenia takie jak pompy odśrodkowe i wentylatory wymagają momentu obrotowego rosnącego wraz z kwadratem prędkości. Często odpowiednie są standardowe silniki i proste sterowanie V/Hz w przetwornicy częstotliwości, ponieważ przy niskich prędkościach potrzebny jest mniejszy moment obrotowy.

  • Stały moment obrotowy: Obciążenia takie jak przenośniki, pompy wyporowe i wytłaczarki wymagają tego samego momentu obrotowego w całym zakresie prędkości. Wymaga to bardziej wytrzymałego przemiennika częstotliwości i często silnik pracujący z falownikiem aby zapobiec przegrzaniu przy niskich prędkościach.

• Zakres kontroli prędkości: Wymagany zakres (np. 10:1, 100:1 lub nawet 1000:1) określa technologię sterowania w przetwornicy częstotliwości. Proste sterowanie V/Hz zapewnia ograniczony zakres, natomiast bezczujnikowe sterowanie wektorowe (SVC) lub sterowanie wektorowe w pętli zamkniętej (wymagające enkodera silnika) zapewnia precyzyjną kontrolę prędkości i momentu obrotowego w szerokim zakresie.

• Moment rozruchowy: Napęd musi być tak dobrany, aby zapewniał moment obrotowy niezbędny do przyspieszenia obciążenia od zatrzymania. Często dotyczy to napędu zdolność przeciążeniowa — jego zdolność do dostarczania prądu wyższego niż znamionowy przez krótkie okresy czasu (np. 150% przez 60 sekund).

4. Metodologia informacji zwrotnej i kontroli

Konfiguracja silnika często określa najbardziej odpowiedni tryb sterowania Napęd prądu przemiennego :

• Urządzenie sprzężenia zwrotnego silnika:

  • Brak sprzężenia zwrotnego (pętla otwarta V/Hz lub wektor bez czujnika): Używany w większości prostych zastosowań. Napęd prądu przemiennegos polegać na wewnętrznych modelach silników bez bezpośredniego sprzężenia zwrotnego dotyczącego prędkości lub położenia.

  • Enkoder/rezolwer (wektor w pętli zamkniętej): Wymagane do zastosowań wymagających niezwykle precyzyjnej regulacji prędkości, kontroli momentu obrotowego lub możliwości utrzymywania przy zerowej prędkości (np. dźwigi lub windy). Przetwornica częstotliwości musi mieć odpowiednie zaciski i oprogramowanie do przetwarzania tej informacji zwrotnej.

• Bieguny silnika: Liczba biegunów (2, 4, 6 itd.) określa prędkość synchroniczną silnika przy danej częstotliwości, którą Napęd prądu przemiennego musi uwzględniać swoje algorytmy sterujące.

Dokładnie oceniając te charakterystyki silnika, inżynierowie mogą zapewnić wybrane Napęd prądu przemiennego zapewnia niezbędną moc, ochronę i precyzyjną kontrolę wymaganą dla aplikacji, maksymalizując wydajność i minimalizując przestoje.