Հասկանալով փոփոխական հաճախականության կրիչներ (VFD)

Արդյունաբերական ավտոմատացման, էներգաարդյունավետության և շարժիչի ճշգրիտ կառավարման ժամանակակից աշխարհում Variable Frequency Drive-ը (VFD) դարձել է անփոխարինելի բաղադրիչ: Անկախ նրանից, թե դուք գործարան եք կառավարում, աշխատում եք HVAC համակարգով կամ ներգրավված եք շարժիչի կառավարում պահանջող որևէ հավելվածում, կարևոր է հասկանալ, թե ինչ է VFD-ն, ինչպես է այն աշխատում և նման տերմինների միջև եղած տարբերությունները, ինչպիսիք են VSD (Variable Speed ​​Drive) և inverter drive-ը: Մենք կխզենք այս հասկացությունները այնպես, որ հեշտ ըմբռնելի, գործնական և տեղին լինի բոլորի համար, ովքեր ցանկանում են օպտիմալացնել իրենց շարժիչային համակարգերը:

Ի՞նչ է փոփոխական հաճախականության շարժիչը (VFD):

Ա Variable Frequency Drive (VFD) , որը նաև հայտնի է որպես փոփոխական արագության շարժիչ (VSD) կամ inverter drive, էլեկտրոնային սարք է, որը վերահսկում է էլեկտրական շարժիչի արագությունը՝ փոփոխելով շարժիչին մատակարարվող էլեկտրական էներգիայի հաճախականությունը: VFD-ն հասկանալու բանալին կայանում է նրանում, որ այն կարգավորում է էլեկտրական ազդանշանի հաճախականությունը (չափված հերցով, Հց)՝ էլեկտրական շարժիչի արագությունը վերահսկելու համար:

Փոփոխական հոսանքի (AC) շարժիչում արագությունը որոշվում է մատակարարվող էներգիայի հաճախականությամբ: Օրինակ, շատ երկրներում AC հոսանքի ստանդարտ հաճախականությունը 50 Հց կամ 60 Հց է, և շարժիչը կաշխատի հաստատուն արագությամբ՝ հիմնվելով այս հաճախականության վրա: Այնուամենայնիվ, եթե Ձեզ անհրաժեշտ է փոփոխել շարժիչի արագությունը (օրինակ՝ հովհարների, պոմպերի, փոխակրիչների և այլնի ծրագրերի համար), VFD-ը թույլ է տալիս փոխել այդ հաճախականությունը և, հետևաբար, շարժիչի արագությունը:

VFD-ի հիմնական բաղադրիչները.

1. Ուղղիչ . Փոխակերպում է մուտքային AC լարումը հաստատուն լարման:

2. DC կապ . հարթեցնում է ուղղիչից ստացված հաստատուն լարումը և ժամանակավորապես պահում այն:

3. Inverter . DC լարումը նորից փոխակերպում է փոփոխական հաճախականությամբ AC ելքի, որը սնվում է շարժիչին:

Վերահսկելով շարժիչին մատակարարվող հաճախականությունը և լարումը, VFD-ները ապահովում են շարժիչի արագության ճշգրիտ վերահսկում, էներգաարդյունավետության բարձրացում և գործառնական ավելի մեծ ճկունություն:

Որո՞նք են VFD-ի օգտագործման առավելությունները:

VFD-ներն առաջարկում են բազմաթիվ առավելություններ՝ դրանք դարձնելով նախընտրելի ընտրություն տարբեր ոլորտներում և կիրառություններում.

1. Էներգաարդյունավետություն . կարգավորելով շարժիչի արագությունը՝ հիմնված պահանջարկի վրա, VFD-ները կարող են զգալիորեն նվազեցնել էներգիայի սպառումը, հատկապես այն ծրագրերում, որտեղ շարժիչը կարիք չունի անընդհատ աշխատել ամբողջ արագությամբ:

2. Ծախսերի խնայողություն . Էներգիայի կրճատված օգտագործումն ուղղակիորեն հանգեցնում է էլեկտրաէներգիայի ծախսերի ցածրացման, իսկ VFD-ները նաև օգնում են երկարացնել շարժիչների կյանքի տևողությունը՝ նվազեցնելով մաշվածությունը:

3. Բարելավված գործընթացի կառավարում . VFD-ները թույլ են տալիս սահուն, ճշգրիտ վերահսկել շարժիչի արագությունը, ինչը կարևոր է փոփոխական արագություն պահանջող ծրագրերի համար, ինչպիսիք են պոմպերը, փոխակրիչները և օդորակման համակարգերը:

4. Նվազեցված մեխանիկական սթրես . Քանի որ շարժիչի արագությունը աստիճանաբար կարգավորվում է, համակարգը ավելի քիչ մեխանիկական սթրես է զգում, ինչը հանգեցնում է ավելի քիչ խափանումների և պահպանման ծախսերի:

5. Soft Start and Stop . VFD-ները վերացնում են կոշտ մեկնարկների և կանգառների անհրաժեշտությունը՝ ապահովելով սահուն անցում, որը նվազագույնի է հասցնում ազդեցությունը համակարգի մեխանիկական մասերի վրա:

Ո՞րն է տարբերությունը VSD-ի և VFD-ի միջև:

VSD (Variable Speed ​​Drive) և VFD (Variable Frequency Drive) տերմինները հաճախ օգտագործվում են փոխադարձաբար, բայց տեխնիկապես դրանք բոլորովին նույնը չեն:

1. VSD (Variable Speed ​​Drive):

VSD-ն ավելի լայն տերմին է, որը վերաբերում է ցանկացած սարքի, որն օգտագործվում է էլեկտրական շարժիչի արագությունը վերահսկելու համար: Մինչ VFD-ն VSD-ի տեսակ է, փոփոխական արագությամբ կրիչների այլ տեսակներ ներառում են.

·  DC կրիչներ . դրանք օգտագործում են ուղղակի հոսանք՝ շարժիչի արագությունը վերահսկելու համար:

·  Մեխանիկական շարժիչներ . դրանք օգտագործում են մեխանիկական բաղադրիչներ, ինչպիսիք են փոխանցումները, ճախարակները կամ գոտիները, շարժիչի արագությունը կարգավորելու համար:

·  Հիդրավլիկ կամ օդաճնշական կրիչներ . սրանք օգտագործում են հեղուկի վրա հիմնված համակարգեր արագությունը կարգավորելու համար:

Հետևաբար, չնայած բոլոր VFD-ները VSD-ներ են, ոչ բոլոր VSD-ներն են VFD: VSD տերմինը կարող է կիրառվել ցանկացած տեխնոլոգիայի կամ մեխանիզմի նկատմամբ, որը վերահսկում է շարժիչի արագությունը, մինչդեռ VFD-ն մասնավորապես վերաբերում է էլեկտրոնային սարքին, որը վերահսկում է AC շարժիչի արագությունը հաճախականության ճշգրտման միջոցով:

2. VFD (Variable Frequency Drive):

Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, VFD-ը VSD-ի հատուկ տեսակ է, որն օգտագործում է էլեկտրոնային սխեմաներ՝ փոփոխելու փոփոխական հոսանքի շարժիչի էլեկտրական մատակարարման հաճախականությունը: VFD-ները հաճախ օգտագործվում են արդյունաբերություններում և ծրագրերում, որտեղ արագության վերահսկումը և էներգաարդյունավետությունը կարևոր նշանակություն ունեն: Ըստ էության, մինչդեռ VSD-ը կարող է վերաբերել շարժիչի արագությունը վերահսկելու ցանկացած մեթոդի, VFD-ն հատուկ կապված է AC շարժիչների հետ և օգտագործում է հաճախականության մոդուլյացիան:

Ամփոփելով, VFD-ը VSD-ի ենթաբազմություն է, բայց VSD-ն կարող է վերաբերել արագության վերահսկման մեթոդների ավելի լայն շրջանակին, ներառյալ մեխանիկական կամ հեղուկի վրա հիմնված մեթոդները, մինչդեռ VFD-ները բացառապես զբաղվում են AC շարժիչի արագության վերահսկմամբ՝ օգտագործելով էլեկտրական հաճախականության փոփոխությունները:

Ո՞րն է տարբերությունը VFD-ի և Inverter Drive-ի միջև:

Այժմ ձեզ կարող է հետաքրքրել, թե ինչպես են միմյանց հետ կապված VFD և Inverter Drive տերմինները: Թեև այս տերմինները երբեմն օգտագործվում են փոխադարձաբար, կան տարբերություններ, որոնք արժե ուշադրություն դարձնել:

1. VFD (Variable Frequency Drive):

VFD-ն էլեկտրոնային սարք է, որն օգտագործվում է էլեկտրական շարժիչի արագությունը վերահսկելու համար՝ փոփոխելով շարժիչին մատակարարվող AC հոսանքի հաճախականությունը: Ինչպես արդեն նշվեց, VFD-ները լայնորեն օգտագործվում են էներգաարդյունավետությունը բարձրացնելու և արագության ճշգրիտ վերահսկում ապահովելու համար:

2. Inverter Drive:

Inverter Drive-ը կամ պարզապես Inverter-ը, ըստ էության, VFD-ի հիմնական բաղադրիչն է: Այն վերաբերում է համակարգի այն հատվածին, որը փոխակերպում է DC լարումը (ստացված ուղղիչից) փոփոխական հաճախականությամբ AC ելքի: Inverter կրիչները կարող են լինել ավելի մեծ համակարգի մաս, ինչպիսին է VFD-ը, բայց դրանք կարող են օգտագործվել նաև այլ ծրագրերում, ինչպիսիք են վերականգնվող էներգիայի համակարգերում (արևային կամ քամու էներգիա) կամ անխափան սնուցման սարքերում (UPS):

Այսպիսով, VFD-ի և inverter drive-ի միջև տարբերությունը հիմնականում իմաստային և ֆունկցիոնալ է: Մինչ VFD-ն վերաբերում է ամբողջ համակարգին, որը վերահսկում է շարժիչի արագությունը, ինվերտորային շարժիչը վերաբերում է հատկապես համակարգի այն հատվածին, որն առաջացնում է փոփոխական հաճախականության ելք:

Ինչպե՞ս է աշխատում VFD-ն:

Variable Frequency Drive-ը (VFD) վերահսկում է էլեկտրական շարժիչի արագությունը՝ կարգավորելով նրան մատակարարվող էներգիայի հաճախականությունը և լարումը: Այս գործընթացը ներառում է չորս հիմնական փուլեր՝  ուղղման , ֆիլտրման , շրջում և  արագության վերահսկում : Ահա մանրամասն նկարագրությունը, թե ինչպես է աշխատում յուրաքանչյուր փուլ.

Ուղղում – AC-ի փոխակերպում DC-ի

Առաջին փուլը ներառում է  ուղղիչ  (կամ փոխարկիչ), սովորաբար վեց զարկերակային դիոդային կամուրջ: Այս բաղադրիչը մուտքային եռաֆազ փոփոխական հոսանքը (AC) փոխակերպում է ուղղակի հոսանքի (DC):

• Ինչպես է այն աշխատում .

• Ուղղիչը պարունակում է վեց դիոդներ, որոնք դասավորված են այնպես, որ թույլատրեն ընթացիկ հոսքը միայն այն դեպքում, երբ անոդի լարումը գերազանցում է կաթոդի լարումը:

• Ցանկացած պահի անցնում են միայն երկու դիոդներ՝ մեկը դրական կես ցիկլից, իսկ մյուսը՝ AC ալիքի ձևի բացասական կիսաշրջանից:

• Այս ընտրովի հաղորդունակությունը ուղղում է AC-ը իմպուլսացիոն DC ելքի մեջ, որը հայտնի է որպես 'ripple DC':

Զտում – հարթեցնում է DC ելքը

The ripple DC-ն այնուհետև անցնում է  DC ավտոբուսի ֆիլտրով , որը հարթեցնում է ալիքի ձևը՝ կայուն հաստատուն լարում ստեղծելու համար:

• Ներառված բաղադրիչները .

• Կոնդենսատորներ . կլանում են ավելորդ էլեկտրոնները լարման գագաթնակետերի ժամանակ և բաց թողնում դրանք անկման ժամանակ՝ նվազեցնելով ալիքները:

• Ռեզիստորներ . Ապահովեք լարման հավասարաչափ բաշխում սերիական կամ զուգահեռ միացված կոնդենսատորների վրա:

• Արդյունք .
  Զտված DC-ն դառնում է գրեթե հաստատուն՝ ապահովելով կայուն էներգիայի մատակարարում հաջորդ փուլի համար:

Inversion – DC-ի վերափոխում դեպի կարգավորելի AC

Հարթեցված DC-ը սնվում է  ինվերտորի մեջ , որն օգտագործում է  մեկուսացված դարպասի երկբևեռ տրանզիստորներ (IGBT)՝  DC-ը կառավարվող եռաֆազ AC ելքի վերածելու համար:

• Հիմնական քայլերը .

1. Անցման գործողություն . IGBT-ները գործում են որպես գերարագ անջատիչներ՝ վայրկյանում հազարավոր անգամ միացնելով/անջատելով որոշակի զույգերով (օրինակ՝ 1-ից 2-րդ փուլ, 2-ից 3-րդ փուլ):

2. Զարկերակային լայնության մոդուլյացիա (PWM) . IGBT միացման տևողությունն ու ժամանակը փոխելով, ինվերտորը ստեղծում է աստիճանական ալիքի ձև, որը մոտավոր է սինուսային ալիքին:

3. Ելքային կարգավորում . PWM-ով կառավարվող ելքը նմանակում է AC-ը, որը հարմար է շարժիչներ վարելու համար՝ միաժամանակ թույլ տալով ճշգրտումներ կատարել լարման և հաճախականության նկատմամբ:

Արագության վերահսկում – Շարժիչի պտույտի կարգավորում

Վերջնական փուլը կարգավորում է շարժիչի արագությունը՝ փոխելով շրջված AC-ի հաճախականությունը:

• Սկզբունք .
  Շարժիչի արագությունը (RPM) համաչափ է AC հաճախականությանը, ինչպես սահմանված է.

  $$\text{Արագություն (RPM)}=\frac{120\times \text{հաճախականություն (Հց)}}{\text{Շարժիչի բևեռների քանակը}}$$

• Ինչպես VFD-ները կարգավորում են արագությունը .

• Հաճախականության ավելացումը բարձրացնում է շարժիչի արագությունը:

• Հաճախականության նվազումը նվազեցնում է շարժիչի արագությունը:

• VFD-ը դինամիկ կերպով կարգավորում է IGBT-ի միացման օրինաչափությունը՝ փոփոխելու ելքային հաճախականությունը՝ հնարավորություն տալով ճշգրիտ վերահսկել շարժիչի աշխատանքը:

VFD-ների կիրառությունները

VFD-ները օգտագործվում են տարբեր ոլորտներում կիրառությունների լայն շրջանակում, ներառյալ.

1. HVAC համակարգեր . VFD-ները օգտագործվում են օդորակման, ջեռուցման և օդափոխության համակարգերում՝ օդափոխիչների և պոմպերի արագությունը վերահսկելու, էներգիայի օգտագործումը օպտիմալացնելու և շրջակա միջավայրի ցանկալի պայմանները պահպանելու համար:

2. Պոմպեր . VFD-ները վերահսկում են պոմպերի արագությունը տարբեր ծրագրերում, ինչպիսիք են ջրի մաքրումը, արդյունաբերական գործընթացները և ոռոգումը: Դրանք թույլ են տալիս արդյունավետ հոսքի վերահսկում` հիմնված պահանջարկի վրա:

3. Փոխակրիչներ . VFD-ները ապահովում են արագության ճշգրիտ հսկողություն արտադրական գործարաններում փոխակրիչ գոտիների համար՝ օգնելով կարգավորել նյութերի հոսքը և օպտիմալացնել արտադրական գծերը:

4. Ամբարձիչներ և ամբարձիչներ . VFD-ները թույլ են տալիս սահուն շահագործել և ճշգրիտ վերահսկել ամբարձիչ սարքավորումները, նվազեցնելով մեխանիկական սթրեսը և բարելավելով անվտանգությունը:

5. Արդյունաբերական մեքենաներ . VFD-ները օգտագործվում են CNC մեքենաների, էքստրուդերների, խառնիչների և այլ ճշգրիտ սարքավորումների շարժիչների արագությունը վերահսկելու համար՝ բարձրացնելով կատարողականությունը և արտադրողականությունը:

Եզրակացություն

Փոփոխական հաճախականության կրիչներ (VFD) հիմնական բաղադրիչներն են ժամանակակից շարժիչների կառավարման համակարգերում: Փոփոխելով շարժիչին մատակարարվող էլեկտրական էներգիայի հաճախականությունը՝ VFD-ները հնարավորություն են տալիս ճշգրիտ վերահսկել արագությունը, բարելավել էներգաարդյունավետությունը և երկարացնել սարքավորումների կյանքը: Թեև VSD (Փոփոխական արագությամբ շարժիչ) ավելի լայն տերմին է, որը ներառում է շարժիչի արագությունը վերահսկելու տարբեր մեթոդներ, VFD-ն մասնավորապես վերաբերում է էլեկտրոնային սարքերին, որոնք վերահսկում են AC շարժիչի արագությունը՝ փոփոխելով հաճախականությունը:

VFD և Inverter Drive տերմինները սերտորեն կապված են, քանի որ ինվերտորը VFD համակարգի հիմնական բաղադրիչն է: VFD-ները սովորաբար օգտագործվում են արդյունաբերություններում, որոնք պահանջում են փոփոխական արագությամբ շարժիչի շահագործում, ինչպիսիք են օդորակիչները, պոմպերը, փոխակրիչները և արդյունաբերական մեքենաները:

Եթե ​​ցանկանում եք ինտեգրել VFD-ները ձեր համակարգերում կամ լրացուցիչ տեղեկությունների կարիք ունեք այն մասին, թե ինչպես դրանք կարող են բարձրացնել ձեր էներգաարդյունավետությունը և գործառնական կառավարումը, Jiaxing IFIND Electromechanical Device Co., Ltd.-ն առաջարկում է բարձրորակ VFD լուծումներ: Այցելություն IFIND-ի պաշտոնական կայք  ՝ ուսումնասիրելու իրենց արտադրանքի տեսականին և գտնելու ճիշտ լուծումը ձեր շարժիչի կառավարման կարիքների համար: