درایو فرکانس متغیر چیست؟

درایو فرکانس متغیر (VFD) یک دستگاه الکترونیکی قدرت است که برای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای AC استفاده می شود.آن را به دست آوردن تنظیم دقیق سرعت کار موتور با تغییر فرکانس و ولتاژ از ورودی قدرت به موتورتبدیل کننده های فرکانس به طور گسترده ای در اتوماسیون صنعتی، کنترل ساختمان، مدیریت انرژی و زمینه های دیگر استفاده می شوند و یک جزء اساسی ضروری در سیستم های محرک مدرن هستند.

I. اصل کار VFD

یک VFD عمدتا از چهار بخش تشکیل شده است: یک تنظیم کننده، یک بس DC، یک اینورتر و یک کنترل کننده:

1. اصلاح کننده: تبدیل قدرت AC وارد شده به قدرت DC.
2. اتوبوس DC: فیلتر و ذخیره قدرت DC اصلاح شده، ارائه ولتاژ ثابت DC.
3. اینورتر: قدرت DC را به قدرت AC با فرکانس و ولتاژ قابل تنظیم تبدیل می کند و آن را به موتور عرضه می کند.
4. کنترل کننده: تنظیم فرکانس خروجی و ولتاژ اینورتر بر اساس سیگنال های کنترل برای دستیابی به کنترل دقیق موتور.

اصل اصلی: بر اساس فرمول سرعت موتور$n=\genfrac{}{}{0ex}{}{120f}{p}\times (1-s)$(که$n$سرعت است$f$فرکانس منبع برق$p$تعداد جفت قطب ها است و$s$در این حالت، یک VFD فرکانس تغذیه را تغییر می دهد.$f$براي تغيير سرعت موتور

II. وظایف اصلی یک VFD

1. کنترل سرعت: امکان تنظیم سرعت بدون گام موتور را برای پاسخگویی به الزامات سرعت متفاوت در شرایط عملیاتی مختلف فراهم می کند.
2. صرفه جویی در انرژی: سرعت موتور را بر اساس تقاضای بار تنظیم می کند، اجتناب از "تفاوت بیش از حد" و کاهش مصرف انرژی.
3. تابع شروع نرم: محدودیت جریان ورودی، کاهش شوک به شبکه برق و تجهیزات مکانیکی و افزایش عمر تجهیزات.
4. کارکردهای محافظتی: شامل حمل بیش از حد، ولتاژ بیش از حد، ولتاژ پایین، جریان بیش از حد و محافظت از مدار کوتاه برای افزایش قابلیت اطمینان سیستم است.
5. بهبود کیفیت فرآیند: کیفیت محصول را در صنایع ای که نیاز به کنترل دقیق سرعت دارند مانند نساجی، تولید کاغذ و چاپ بهبود می بخشد.

III. کاربرد VFD ها

1. اتوماسیون صنعتی: برای کنترل سرعت ناقلات، فن ها، پمپ ها، کمپرسورها و سایر تجهیزات استفاده می شود.
2. کنترل ساختمان: در کنترل کارآمد انرژی سیستم های HVAC، سیستم های آب رسانی و تخلیه، آسانسورها و غیره استفاده می شود.
3. مدیریت انرژی: برای تنظیم و بهینه سازی قدرت در سیستم های انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی باد و خورشیدی استفاده می شود.
4. حمل و نقل: در کنترل محرک برای وسایل نقلیه الکتریکی و حمل و نقل راه آهن استفاده می شود.
5. ساخت ماشین آلات: در ماشین آلات CNC، ماشین آلات قالب بندی تزریقی، ماشین آلات بسته بندی و غیره برای دستیابی به سرعت دقیق و کنترل گشتاور استفاده می شود.

IV. مزایای VFD ها

1. صرفه جویی های قابل توجهی در مصرف انرژی: به ویژه موثر در کاهش مصرف انرژی برای بار فن و پمپ از طریق تنظیم سرعت.
2. طول عمر طولانی تر تجهیزات: عملکردهای شروع نرم و تنظیم سرعت باعث کاهش شوک مکانیکی و فرسایش می شود.
3. کار آسان: VFD های مدرن دارای رابط های کاربر پسند و پورت های ارتباطی برای تنظیم پارامتر مناسب و نظارت از راه دور هستند.
4. سازگاری قوی: مناسب برای انواع مختلف و قدرت نامگذاری موتورها، پاسخگویی به نیازهای کاربردی متنوع.

V. طبقه بندی VFD ها

1. با قدرت ورودی:
   • VFD ورودی تک فاز: مناسب برای موتورهای کم قدرت، با ورودی AC تک فاز.
   • VFD ورودی سه فاز: مناسب برای موتورهای متوسط تا قدرت بالا، با ورودی سه فاز AC.
2. بر اساس ولتاژ خروجی:
   • VFD با گشتاور ثابت: ولتاژ خروجی متناسب با فرکانس است، مناسب برای بار های گشتاور ثابت است.
   • VFD قدرت ثابت: ولتاژ خروجی در فرکانس های بالا ثابت می ماند، مناسب برای بارهای قدرت ثابت است.
3. با روش کنترل:
   • VFD کنترل V/F: سرعت موتور را با تنظیم نسبت ولتاژ به فرکانس با ساختار ساده و هزینه کم تنظیم می کند.
   • VFD کنترل بردار: بر اساس مدل ریاضی موتور، کنترل جدا شده از گشت و گذار و جریان را با عملکرد پویا به دست می آورد.
   • VFD کنترل مستقیم گشتاور: به طور مستقیم کنترل گشتاور موتور و جریان، با پاسخ سریع و دقت کنترل بالا.

VI. ملاحظات انتخاب و استفاده از VFD ها

1. معیارهای انتخاب:
   • تطبیق قدرت: قدرت اسمی VFD باید کمی بیشتر از موتور باشد.
   • درجه ولتاژ: ولتاژ خروجی VFD باید با ولتاژ اسمی موتور مطابقت داشته باشد.
   • روش کنترل: یک روش کنترل مناسب بر اساس ویژگی های بار را انتخاب کنید.
   • الزامات زیست محیطی: محیط نصب VFD مانند دمای هوا، رطوبت و ارتفاع را در نظر بگیرید.
2. ملاحظات استفاده:
   • پایه گذاری مناسب: اطمینان از زمین گیری قابل اعتماد VFD برای جلوگیری از نشت و تداخل.
   • اقدامات خنک کننده: VFD در طول کار گرما تولید می کند، که نیاز به تهویه و خنک سازی خوب دارد.
   • سازگاری الکترومغناطیسی: VFD ممکن است تداخل الکترومغناطیسی ایجاد کند که نیاز به اقدامات محافظ و فیلتر دارد.
   • نگهداری: به طور منظم وضعیت عملیاتی VFD را بررسی کنید، گرد و غبار را تمیز کنید و از اتصالات آزاد بررسی کنید.