Vfd sürücü devresi nedir: çalışması, türleri ve uygulamaları

Dünyada farklı tipte yüksek güçlü motorlar kullanan birçok fabrika ve tesis vardır. Yüksek enerji tüketimi nedeniyle, fabrikalar ve tesisler yüksek miktarda enerji faturası ödemektedir. Yüksek güç tüketiminin üstesinden gelmek ve verimliliği artırmak için, VFD kırk yıl önce tanıtıldı, ancak devre yeterince güçlü değildi.

VFD, Değişken Frekanslı Sürücünün veya frekans dönüştürücünün kısa biçimidir. Frekans, motor RPM'sini belirler ve AC frekansını kontrol ederek motor RPM'si kontrol edilebilir. Elektronik ve elektrik pazarında, küçük motorla ilgili uygulamalardan yüksek güçlü endüksiyon motorlarına kadar değişen farklı VFD türleri mevcuttur. Üç fazlı VFD'lerin dışında, tek fazlı VFD'ler de mevcuttur.

VFD Devresi ve Çalışması

Bir VFD devresi üç bölümden oluşur.

1. Doğrultucu bölümü

2. Filtre bölümü

3. Anahtarlama veya çevirici bölümü.

Aşağıdaki resimde, üç bölüm bir blok diyagram içinde gösterilmektedir. Bu, üç fazlı bir VFD'nin temel devre blok şemasıdır.

VFD Devresinin Doğrultucu Bölümü

doğrultucu bölümü 6 diyot kullanır. D1, D2 ve D3 diyotları pozitif raya bağlanır ve diyot D4, D5 ve D6 negatif raya bağlanır. Bu 6 diyot, üç fazlı AC sinyalini tek bir DC rayına dönüştüren bir diyot köprüsü görevi görür. Üç fazlı R, B ve Y diyot boyunca bağlanır. Sinüzoidal dalga polaritesine bağlı olarak, diyotlar ileri eğilimli veya ters eğilimli hale gelir, böylece hem pozitif hem de negatif rayda pozitif bir darbe veya negatif bir darbe sağlar.

Doğrultucunun nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi edinmek için bağlantıyı takip etmeniz yeterlidir.

VFD Devresinin Filtre Bölümü

Bildiğimiz gibi, standart doğrultucu diyotlar yalnızca AC sinyalini DC'ye dönüştürür, ancak çıkış DC sinyali yeterince düzgün değildir çünkü frekansa bağlı AC dalgalanmaları da onunla ilişkilidir. AC dalgalanmasını düzeltmek ve düzgün bir DC çıkışı elde etmek için bir tür dalgalanma reddetme filtresine ihtiyaç vardır. Filtrenin standart bileşeni, farklı tipte büyük kapasitörler ve indüktörler kullanmaktır. Filtre bölümünde, esas olarak kondansatör AC dalgalanmasını filtreler ve düzgün DC çıkışı sağlar.

Bazı durumlarda, giriş AC gürültülerini ve harmonikleri azaltmak için başka filtre türleri de kullanılır.

VFD Devresinin Anahtarlama veya Çevirici bölümü

Anahtarlama veya çevirici bölümü DC'yi AC'ye çevirir. Bu bölümde, yüksek güçlü transistörler, IGBT veya MOSFET'ler gibi farklı elektronik anahtar türleri kullanılmaktadır. Anahtarlar hızla açılır veya kapanır ve yük AC'ye çok benzeyen titreşimli bir voltaj alır. Çıkış frekansı, anahtarlama hızı ile orantılıdır. Yüksek anahtarlama oranı, yüksek frekans çıkışı sağlarken, düşük anahtarlama hızı, düşük frekans çıkışı sağlar.

Farklı VFD türleri

VFD'nin AC gücünü DC gücüne nasıl dönüştürdüğüne ve düzeltmeyi nasıl yaptığına bağlı olarak, piyasada başka VFD türleri de mevcuttur.

Üç ana VFD türü VSI , CSI ve PWM'dir .

VSI tipi VFD'ler

VSI, Voltaj kaynaklı inverter anlamına gelir. Bu, en yaygın değişken frekans sürücüsü türüdür. Bu tür VFD'lerde, AC sinyalini DC'ye dönüştürmek için basit bir diyot köprüsü ve enerjiyi depolamak için bir kapasitör kullanılır. Bir invertör anahtarlama devresi, kapasitörde depolanan enerjiyi kullanır ve çıkışı sağlar.

Avantaj

1. İyi bir hız aralığına sahiptir.

2. Çoklu motor kontrol tesisi. Tek VSI tipi VFD ile birden fazla motor bağlanabilir.

3. Basit tasarım.

4. Üretim ve montaj açısından uygun maliyetlidir.

Dezavantajları

1. cogging etkisi nedeniyle, başlatma ve durdurma durumları sırasında yük motorunun yüzü sarsılıyor.

2. Çıkış, farklı türde harmonikler ve gürültüler sağlar.

3. Motor hızı kontrol edilirse veya hız azalırsa, genel güç faktörü büyük ölçüde engellenir ve bu da zayıf güç faktörüne neden olur.

CSI tipi VFD'ler

CSI, akım kaynağı invertörü anlamına gelir. VSI tipi VFD'ler, değişken frekans aralığına bağlı olarak düzgün voltaj çıkışı sağlayabilecek şekilde tasarlanmıştır, ancak CSI tipi VFD'lerde yapı voltaj yerine akıma bağımlıdır. Ayrıca, CSI durumunda, diyot köprü doğrultucu yerine SCR köprü dönüştürücü kullanılır. Çıkış enerjisi, düzgün akım çıkışı için kapasitörlere alternatif olarak seri indüktörler kullanılarak filtrelenir. CSI tipi VFD'ler, sabit akım üreteci ile aynı işlevi görür. Kare voltaj dalgası yerine, CSI tipi VFD'ler kare akım dalgası sağlayabilir.

Avantaj

1. Güvenilir, sonra VSI tipi VFD'ler.

2. VSI'nin uygun bir seçim olmadığı durumlarda daha yüksek beygir gücüne sahip endüksiyon motorlarını destekleyin.

3. Basit tasarım.

4. İyi rejenerasyon yetenekleri.

Dezavantajları

1. Genel güç faktörü, özellikle düşük RPM'de zayıf.

2. Tıkama etkisi mevcuttur ve motor şaftını çalışırken titreştirebilir.

3. VSI açısından çok motorlu çalışma için uygun değildir.

PWM tipi VFD'ler

Bu, VSI tipi VFD'lerin geliştirilmiş ve değiştirilmiş bir versiyonudur. PWM, darbe genişlik modülasyonu anlamına gelir. PWM tekniğini kullanan VFD'ler, bir frekans oranı ile korunan kararlı voltaj çıkışı sağlayabilir. Yapı, AC sinyalini bir DC sinyaline dönüştürmek için bir diyot köprüsü kullanır. Anahtarlama devresi, değişken bir frekans aralığında görev döngüsünü kontrol eder. Yüke kararlı ve uygun voltaj ve akım sağlamak için PWM çıkışını düzenlemek için ek bir regülatör kullanılır.

Avantaj

1. Tıkanma veya sarsılma etkisi yok.

2. Geniş hız ve kontrol aralığı.

3. Farklı tipte koruma devreleri içerir.

4. Sabit güç faktörü.

5. Çok yüksek verimliliği teşvik edin.

6. Enerji verimli.

Dezavantajları

1. Tasarım için karmaşık.

2. Uygulama açısından karmaşık.

3. Ek donanım gerektirir.

4. sürücü devresinde duyulabilir gürültü oluşumu.

5. Uygun çözüm.

Başvurum için VFD'yi nasıl seçebilirim?

Belirli bir uygulama için uygun VFD'leri seçmek için yükün iyi anlaşılması gerekir. Farklı motor türleri, farklı tork türleri üretir. Bazı uygulamalarda sabit tork gerekliyken, diğer uygulamalarda torkun kontrol edilmesi gerekir. Ayrıca motor üzerindeki yük, motor teknik özelliklerinin belirleyici faktörüdür, özellikle Güç derecesi.

Uygun uygulama için uygun VFD'yi seçmek için aşağıdaki hususları değerlendirmemiz veya dikkate almamız gerekir.

1. Motorun beygir gücü

2. Maliyet

3. VFD ve motorların çalışma ortamı

4. Tek fazlı veya üç fazlı

5. Tek motorlu tek VFD veya çoklu motorlu tek VFD

6. Ek kontrol özellikleri gereksinimleri

VFD'nin avantajları

VFD'nin, diğer kontrol cihazlarının hazır olduğu yerlerde tüketici için popüler bir seçim olmasının birçok nedeni vardır. VFD'nin popülaritesinin en önemli nedeni, düşük enerji tüketimi kabiliyetleri ve ilk kurulum maliyetidir. VFD, aynı segmentteki herhangi bir kontrol cihazı dışında enerji tüketimi açısından yüksek verimlilik sunar. Bundan dolayı, daha büyük beygir gücüne sahip motorların gerekli olduğu büyük fabrika ve tesislerde VFD, düşük güç tüketimi sunarak enerji faturası miktarını düşürür ve maliyetten tasarruf imkanı sağlar.

VFD, motor başlatma ve durdurma durumu sırasında ani akımı sınırlar, bu da besleme hattındaki ani yükü azaltır ve ayrıca maliyetli motorlar için bir güvenlik marjı sağlar.

Yukarıdaki avantajların dışında, VFD sistem bakım maliyetini düşürebilir. Ek masraflı elektrik bağlantısı ve kontrol işlemlerine gerek yoktur. Tek bir VFD kullanılarak kontrol edilebilen birden fazla motoru bağlama seçenekleri vardır, bu da ek sistem kurulum maliyetini daha da azaltır.

VFD'nin dezavantajları

Bununla birlikte, yukarıdaki avantajlara rağmen, VFD sistemiyle ilgili birkaç dezavantaj da vardır. VFD sisteminin temel dezavantajı, ilk kurulum yatırımıdır. Birden çok yüksek beygir gücüne sahip motorun VFD'ler kullanılarak kontrol edilmesi gereken bir fabrika veya tesis için yüksek yatırımlar gerekir.

Ayrıca VFD motorun ısınmasına neden olur ve özel motor yapısına ihtiyaç duyar. Yapı, özel tip Motor izolasyonlarına ihtiyaç duyduğu gibi, motorların inverter dereceli uygulamalar için belirtilmesi gerekir.

VFD'nin diğer önemli dezavantajı, ana kaynak güç hattının distorsiyon, hat çentikleme harmonikleri ile oldukça bozulmuş olmasıdır. Bundan dolayı, aynı güç hattına bağlı diğer cihazlar da çalışma koşulu sırasında engellenir.

Bununla birlikte, modern yarı iletken endüstrisinin ilerlemesi, modern VFD sistemlerinin yapımını oldukça geliştirmiştir. Katı hal cihaz çağından önce, VFD'leri yapmak için kullanılan ana bileşenler döner makinelerdir. Modern mikroişlemci çağında, VFD'ler uygun kontrol olanaklarıyla düşük gerilim, aşırı gerilim, termal aşırı yük koruması vb. Gibi her türlü korumayla donatılmıştır. Endüstrideki Motor uygulaması, VFD'ler kullanılarak verimli bir şekilde kontrol edilebilen dünya elektrik enerjisi tüketiminin% 25'inden sorumludur.