Ce este o unitate de frecvență variabilă?
Un variator de frecvență (VFD) este un dispozitiv de control electronic utilizat pentru a asigura controlul reglabil al vitezei pentru motoarele de curent alternativ și curent continuu. Cele mai comune tipuri de motoare cu curent alternativ sunt motoarele cu inducție cu curent alternativ sau motoarele asincrone. Beneficiile utilizării unui VFD sunt economiile de energie pentru aplicațiile cu ventilatoare și pompe HVAC, cuplul motor îmbunătățit și controlul vitezei în aplicații industriale și protecție îmbunătățită a motorului.
Dimensiunile motorului pentru funcționarea VFD:
Variatoarele de frecvență pot acționa motoare de la ¼ de cai putere la 120 volți monofazat până la 20,000 kilowați la 11,000 volți trifazi. Motoarele industriale sunt de obicei trifazate, iar tensiunea cea mai comună în SUA este de 480 V. Alte tensiuni comune sunt 230, 2300 și 4160 V. Motorul este proiectat să funcționeze la o varietate de tensiuni, în funcție de polii motorului. .
Motoarele sunt proiectate să funcționeze cu o viteză constantă, în funcție de numărul de poli din motor. Frecvența tensiunii furnizate motorului determină viteza motorului. Această viteză este o funcție de frecvența aplicată înmulțită cu 120 împărțit la numărul de poli pe fază.
Cum modifică un VFD viteza unui motor:
VFD-urile controlează motoarele variind frecvența între 0 și 60 de cicluri sau Hertzi pe secundă. De asemenea, pot schimba frecvențele în afara benzii standard de 0-60 Hz până la 600 Hz. Odată ce depășește 600 Hz, aplicația este de obicei un motor cu ax de mare viteză. Odată ce depășește 600 Hz, aplicația este de obicei un motor cu ax de mare viteză. VFD-ul variază frecvența de intrare prin ajustarea frecvenței de ieșire a undei sinusoidale AC la motor. Pentru a realiza acest lucru, VFD are patru componente principale:
- Redresorul cu diodă sau secțiunea convertor transformă tensiunea de linie de 60 Hz AC în tensiune de curent continuu printr-un redresor cu diodă.
- Secțiunea magistrală DC stochează tensiunea AC convertită într-un condensator. Pentru o intrare de 480 V AC, tensiunea de vârf la magistrala trifazată DC poate fi de 648 V DC (= 480 V x Sq. Rt. √1,82).
- Secțiunea invertorului sau IGBT (Insulated Gate Bipolar Tranzistor) convertește tensiunea de curent continuu stocată într-o formă de undă sinusoidală CA analogică numită modulare pe lățime a impulsului pentru a simula o formă de undă CA. Forma de undă modulată pe lățimea impulsului are o amplitudine (înălțime), care este tensiunea maximă de intrare, de obicei 480 de volți, și un ciclu de lucru (lățime). Numărul de cicluri de lucru pe secundă este frecvența în Herți, iar rata la care IGBT pornește și dezactivează este frecvența purtătoare. Frecvențele purtătoare variază de la 2,000 Hz la 15,000 Hz. Frecvențele purtătoare mai mari produc forme de undă mai bune. Imaginați-vă un întrerupător de lumină pe perete care permite tensiunii și curentului să alimenteze un bec. Tensiunea și curentul circulă către bec cu o rată de 60 de cicluri pe secundă. Orice pâlpâire luminoasă este prea rapidă pentru a fi detectată cu ochiul liber.
- Secțiunea de control VFD determină tensiunea și frecvența sau numărul ciclului de lucru trimis către motor. Motorul utilizează o formă de undă modulată pe lățimea impulsului pentru a controla viteza motorului.
Evoluția unităților de frecvență variabilă
VFD-urile au evoluat de-a lungul timpului, dar funcționalitatea de bază rămâne. Sunt folosite în multe aplicații și ajută industriile să evolueze. Odată cu creșterea actuală a IIoT și a producției inteligente, VFD-urile vor deveni parte integrantă a îmbunătățirii proceselor și vor furniza date semnificative pentru a ajuta producătorii să devină lideri în industriile lor.