Jaka jest różnica między falownikiem VFD a softstarterem?

W świecie automatyki przemysłowej i sterowania silnikami, przemienniki częstotliwości (VFD) i softstartery są krytycznymi komponentami zaprojektowanymi do zarządzania pracą silników elektrycznych prądu przemiennego. Chociaż mają wspólny cel, jakim jest ochrona silników i napędzanych przez nie systemów, ich funkcjonalności, złożoność i idealne zastosowania znacznie się różnią. Zrozumienie tych rozróżnień jest kluczem do wyboru odpowiedniego urządzenia do konkretnych potrzeb.

Miękkie startery: delikatne początki

A miękki rozrusznik , znany również jako softstarter o obniżonym napięciu (RVSS), został zaprojektowany przede wszystkim w celu zapewnienia płynnego i kontrolowanego rozruchu silnika prądu przemiennego. Jego główną funkcją jest ograniczenie początkowego prądu rozruchowego i momentu obrotowego występującego, gdy silnik jest uruchamiany bezpośrednio po drugiej stronie linii (tj. natychmiastowo przykładając pełne napięcie).

Jak działają

Softstartery osiągają ten „łagodny” start poprzez stopniowe zwiększanie napięcia dostarczanego do silnika. Zwykle używają Prostowniki sterowane krzemem (SCR) lub tyrystory w każdej fazie, aby odciąć przebieg prądu przemiennego, zmniejszając w ten sposób efektywne napięcie. To stopniowe zwiększanie napięcia umożliwia płynne przyspieszanie silnika, zmniejszając naprężenia mechaniczne silnika i podłączonego sprzętu (takiego jak paski, przekładnie i rury) oraz łagodząc zakłócenia elektryczne w sieci energetycznej.

Kluczowa charakterystyka:

• Tylko kontrola napięcia: Softstartery kontrolują przede wszystkim napięcie przyłożone do silnika. Częstotliwość zasilania silnika pozostaje stała (np. 50 Hz lub 60 Hz).

• Uruchamianie i zamykanie Ich głównym celem jest zarządzanie przyspieszaniem, a w niektórych przypadkach zwalnianiem (miękkim zatrzymaniem) silnika. Nie zapewniają ciągłej kontroli prędkości podczas normalnej pracy.

• Prostszy projekt: Ogólnie rzecz biorąc, softstarty są mniej złożone i bardziej kompaktowe niż falowniki, co czyni je łatwiejszymi w instalacji i często bardziej opłacalnymi ze względu na ich konkretną funkcję.

• Ekonomiczne przy stałej prędkości: Są ekonomicznym wyborem do zastosowań, w których silnik pracuje ze stałą prędkością po osiągnięciu pełnych obrotów.

Typowe zastosowania:

Softstartery idealnie nadają się do zastosowań, w których kluczowe znaczenie ma płynny rozruch, ale nie jest wymagana ciągła zmiana prędkości. Typowe zastosowania obejmują:

• Pompy: Aby zapobiec „uderzeniu wodnemu” (nagłym wzrostom ciśnienia) w rurociągach.

• Wentylatory i dmuchawy: Aby zmniejszyć wstrząsy mechaniczne i hałas podczas uruchamiania.

• Przenośniki: Aby uniknąć gwałtownych rozruchów, które mogą spowodować rozlanie materiałów lub uszkodzenie paska.

• Sprężarki: Aby kontrolować moment rozruchowy i zmniejszać zużycie.

• Piły i kruszarki: Gdzie kontrolowany start zapobiega nadmiernym obciążeniom mechanicznym.

Napędy o zmiennej częstotliwości (VFD): kompleksowe sterowanie

A Napęd o zmiennej częstotliwości (VFD) , znany również jako napęd o regulowanej prędkości (ASD) lub przetwornica częstotliwości, to znacznie bardziej wyrafinowane urządzenie, które zapewnia precyzyjną i ciągłą kontrolę prędkości i momentu obrotowego silnika prądu przemiennego. W przeciwieństwie do softstartów, falowniki VFD mogą zmieniać zarówno napięcie, jak i częstotliwość dostarczaną do silnika.

Jak działają

VFD działają w trzech głównych etapach:

1. Prostownik: Przychodząca moc prądu przemiennego (stałe napięcie i częstotliwość) jest przekształcana na moc prądu stałego.

2. Autobus prądu stałego: Moc prądu stałego jest następnie filtrowana i wygładzana przez kondensatory.

3. Falownik: Ta moc prądu stałego jest następnie przekształcana z powrotem w moc prądu przemiennego, ale przy regulowanym napięciu i częstotliwości. Zwykle odbywa się to za pomocą Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT) które szybko się włączają i wyłączają, tworząc przebieg z modulacją szerokości impulsu (PWM), który jest zbliżony do fali sinusoidalnej. Kontrolując zarówno napięcie, jak i częstotliwość, przetwornica częstotliwości może utrzymać optymalny stosunek woltów na herc (V/Hz), który ma kluczowe znaczenie dla utrzymania momentu obrotowego silnika w całym zakresie prędkości.

Kluczowa charakterystyka:

• Kontrola napięcia i częstotliwości: Przetwornice VFD mogą precyzyjnie regulować zarówno napięcie, jak i częstotliwość dostarczaną do silnika, umożliwiając dynamiczną kontrolę prędkości, momentu obrotowego i kierunku silnika.

• Ciągła kontrola prędkości: Jest to podstawowa zaleta VFD. Może zmieniać prędkość silnika od zera do, a nawet powyżej prędkości znamionowej.

• Zwiększona efektywność energetyczna: Umożliwiając pracę silnika tylko z prędkością wymaganą dla obciążenia, przetwornice częstotliwości mogą znacznie zmniejszyć zużycie energii, szczególnie w zastosowaniach ze zmiennym momentem obrotowym (takich jak wentylatory i pompy).

• Zaawansowana ochrona i diagnostyka: Przetwornice częstotliwości często zawierają zaawansowane funkcje ochrony silnika (np. przetężenie, przepięcie, podnapięcie, przeciążenie, zanik fazy, przegrzanie) i dostarczają obszernych informacji diagnostycznych.

• Wyższy koszt i złożoność: Ze względu na zaawansowaną funkcjonalność, falowniki są na ogół droższe i większe niż softstarty.

Typowe zastosowania:

Przetwornice częstotliwości są niezbędne w zastosowaniach wymagających precyzyjnej kontroli prędkości, oszczędności energii i optymalnej kontroli procesu. Typowe zastosowania obejmują:

• Systemy HVAC: Sterowanie wentylatorami i pompami w celu dopasowania przepływu powietrza i wody do zapotrzebowania, co prowadzi do znacznych oszczędności energii.

• Procesy produkcyjne: Kontrolowanie prędkości przenośników, mieszalników, wytłaczarek i obrabiarek w celu optymalizacji produkcji i jakości produktu.

• Oczyszczanie wody i ścieków: Zarządzanie prędkościami pomp w celu utrzymania żądanych przepływów i ciśnień, przy jednoczesnej minimalizacji zużycia energii.

• Dźwigi, wciągniki i windy: Zapewnia płynne przyspieszanie i zwalnianie, co zapewnia precyzyjną obsługę ładunku i większe bezpieczeństwo.

• Dowolne zastosowanie ze zmiennymi wymaganiami dotyczącymi obciążenia: Gdzie dostosowanie prędkości silnika może prowadzić do optymalizacji procesu i oszczędności energii.

Podsumowanie różnic: