Bảng điều khiển VFD

Tiêu chuẩn áp dụng

UL 508A

IEC61000-4 《Sửa đổi 1-Tương thích điện từ (EMC)》

Tính năng

• Excellent Performance
• Tiết kiệm năng lượng
• Hiệu quả cao
  
  
  

Tiêu chuẩn hiệu suất sản phẩm

GB/T 12668.3-2012: Ổ đĩa điện tốc độ thay đổi-Phần 3: Yêu cầu tương thích điện từ và các phương pháp thử nghiệm cụ thể

IEC 61800-2: 2021: Hệ thống truyền động điện có thể điều chỉnh tốc độ - Phần 2: Yêu cầu chung - Thông số kỹ thuật xếp hạng cho các hệ thống truyền động điện AC tốc độ điều chỉnh

IEC 60204-1: 2021: An toàn máy móc - Thiết bị điện của máy móc - Phần 1: Yêu cầu chung

IEC 61000-6-2: 2016: Tương thích điện từ (EMC)-Phần 6-2: Tiêu chuẩn chung-Tiêu chuẩn miễn dịch cho môi trường công nghiệp

Ứng dụng

Bảng điều khiển VFD được sử dụng rộng rãi với các dây chuyền sản xuất, máy bơm, quạt, điều hòa không khí, thang máy, kho hậu cần, luyện kim và các kịch bản công nghiệp khác.

Tầm quan trọng của công nghệ VFD

Công nghệ ổ đĩa tần số thay đổi (VFD) là nền tảng của tự động hóa công nghiệp hiện đại, cung cấp những tiến bộ quan trọng về hiệu quả, kiểm soát và tuổi thọ của thiết bị. Bằng cách quản lý chính xác tốc độ và mô-men xoắn của động cơ điện, VFD cung cấp những lợi thế đáng kể so với các hệ thống động cơ tốc độ cố định truyền thống.

Những lợi ích chính của công nghệ VFD bao gồm:

• Tiết kiệm năng lượng: Một trong những lợi thế hấp dẫn nhất là giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng. Trong các ứng dụng như máy bơm và quạt, mức tiêu thụ năng lượng của động cơ có liên quan trực tiếp đến khối lập phương của tốc độ của nó; Ngay cả việc giảm tốc độ nhỏ cũng có thể dẫn đến tiết kiệm năng lượng đáng kể, thường giảm sử dụng năng lượng gần 50% chỉ với tốc độ giảm 20%. Khả năng này cho phép máy móc phù hợp với việc sử dụng năng lượng với nhu cầu tải thực tế, giảm thiểu chất thải và giảm chi phí hoạt động.
• Kiểm soát quy trình nâng cao: VFD cho phép điều khiển chính xác và có thể điều chỉnh đối với tốc độ, gia tốc và mô -men xoắn của động cơ. Điều này dẫn đến hoạt động mượt mà hơn, chẳng hạn như khởi động mềm, tăng dần tốc độ vận động, giảm căng thẳng cơ học trên dây đai, bánh răng và khớp nối. Mức độ kiểm soát này là rất quan trọng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, từ hệ thống băng tải sản xuất đến các ứng dụng HVAC, đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt hơn và hiệu suất nhất quán.
• Tuổi thọ thiết bị mở rộng: Bằng cách giảm căng thẳng cơ học trong quá trình khởi động và vận hành, VFD giảm thiểu hao mòn trên động cơ và thiết bị được kết nối. Hoạt động mượt mà hơn này dẫn đến tuổi thọ dài hơn cho các thành phần cơ học và giảm tần suất bảo trì và thời gian chết. Hơn nữa, VFD cung cấp sự bảo vệ được cải thiện cho các động cơ chống lại các vấn đề như quá tải nhiệt, quá điện áp và quá điện áp.

Các thành phần cốt lõi của bảng VFD

Bảng điều khiển ổ đĩa tần số thay đổi (VFD) là một tập hợp các thành phần khác nhau phối hợp với nhau để điều khiển động cơ một cách an toàn. Mặc dù VFD là thành phần trung tâm, bảng điều khiển tích hợp các thiết bị quan trọng khác để đảm bảo bảo vệ, ổn định hoạt động và kiểm soát người dùng.

Ổ đĩa tần số biến (VFD)

Tại trung tâm của bảng điều khiển là VFD, còn được gọi là ổ AC hoặc biến tần. Thiết bị điện tử tinh vi này chịu trách nhiệm chuyển đổi tần số và điện áp cố định từ nguồn điện đến thành tần số thay đổi và đầu ra điện áp. Quá trình này cho phép kiểm soát chính xác tốc độ và mô -men xoắn của động cơ. Một VFD bao gồm ba phần chính: bộ chỉnh lưu, liên kết DC và biến tần.

Các bộ phận điện chính

Để hỗ trợ VFD và bảo vệ toàn bộ hệ thống, bảng điều khiển bao gồm một số thành phần điện chính:

• Bộ ngắt mạch và cầu chì: Đây là những thiết bị bảo vệ thiết yếu nằm ở nguồn điện đầu vào. Họ bảo vệ VFD và các thành phần khác khỏi thiệt hại bằng cách làm gián đoạn mạch trong trường hợp ngắn mạch hoặc quá tải. Họ cũng phục vụ như một phương tiện để ngắt kết nối điện an toàn để bảo trì.
• Lò phản ứng dòng và bộ lọc điều hòa: Một lò phản ứng đường là một cuộn cảm được cài đặt trước VFD để giảm thiểu sóng hài và tăng đột biến điện áp từ đường dây điện, cải thiện chất lượng năng lượng và bảo vệ ổ đĩa. Để giảm hiệu quả hơn các biến dạng sóng hài, có thể tác động tiêu cực đến các thiết bị khác trên cùng một lưới điện, một bộ lọc điều hòa có thể được sử dụng.
• Người tiếp xúc và bỏ qua các thiết bị: Một công tắc tơ có thể được sử dụng để tham gia hoặc giải phóng VFD khỏi động cơ. Một công tắc tơ Bypass cho phép động cơ được chạy trực tiếp từ nguồn điện chính, bỏ qua VFD. Đây là một tính năng quan trọng cho các ứng dụng quan trọng trong đó hệ thống phải tiếp tục hoạt động ngay cả khi VFD không thành công hoặc yêu cầu bảo trì.
• Hệ thống làm mát: VFD tạo ra một lượng nhiệt đáng kể trong quá trình hoạt động. Để ngăn chặn quá nhiệt và đảm bảo độ tin cậy, các bảng điều khiển được trang bị hệ thống làm mát, có thể bao gồm quạt làm mát hoặc thiết bị điều hòa không khí, đặc biệt là trong môi trường nóng.

Đơn vị điều khiển và giao diện

Phần này của bảng điều khiển cho phép tương tác và giám sát hệ thống của con người:

• Giao diện toán tử (HMI): Mặt trước của bảng điều khiển thường có giao diện toán tử, chẳng hạn như bàn phím, màn hình cảm ứng hoặc nút và đèn báo. Điều này cho phép các nhà khai thác khởi động và dừng động cơ, điều chỉnh tốc độ, giám sát trạng thái hoạt động (ví dụ: tốc độ, dòng điện) và xem bất kỳ lỗi hoặc báo động nào. Các giao diện này có thể bao gồm từ nút đẩy đơn giản đến màn hình cảm ứng nâng cao tích hợp với các hệ thống điều khiển lớn hơn.

Cách thức hoạt động của bảng điều khiển VFD

Một tủ VFD điều khiển năng lượng điện thông qua quy trình ba giai đoạn để kiểm soát chính xác tốc độ của động cơ. Quá trình này xảy ra trong chính ổ đĩa tần số biến, là thành phần trung tâm được đặt và bảo vệ bởi bảng điều khiển.

Chuyển đổi AC sang DC (cải chính)

Quá trình bắt đầu khi nguồn AC tần số cố định tiêu chuẩn từ dòng tiện ích đi vào VFD. Giai đoạn đầu tiên bên trong ổ đĩa là bộ chuyển đổi, hoặc bộ chỉnh lưu, thường bao gồm một loạt các điốt. Phần này chức năng duy nhất là để chuyển đổi điện áp AC đến thành điện áp DC. Đầu ra của giai đoạn này là một điện áp DC xung.

Xe buýt DC và lọc

Điện áp DC xung từ bộ chỉnh lưu sau đó được gửi đến xe buýt DC, còn được gọi là liên kết DC. Giai đoạn trung gian này bao gồm các tụ điện lớn lọc và làm mịn các xung, tạo ra một điện áp DC sạch, ổn định. Các tụ điện hoạt động như một hồ chứa, lưu trữ năng lượng điện được sử dụng bởi giai đoạn cuối cùng.

Chuyển đổi DC sang AC (đảo ngược)

Đây là giai đoạn quan trọng nơi kiểm soát xảy ra. Phần cuối cùng của VFD là biến tần. Nó lấy điện áp DC trơn tru từ xe buýt DC và, sử dụng các bóng bán dẫn tốc độ cao (như bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện hoặc IGBTs), tạo ra đầu ra điện áp AC mới. Bằng cách bật và tắt các bóng bán dẫn này với tốc độ rất cao, một kỹ thuật được gọi là điều chế độ rộng xung (PWM) được sử dụng để xây dựng sóng hình sin AC mô phỏng. Điều quan trọng, cả điện áp và tần số của đầu ra AC mới này đều có thể điều chỉnh hoàn toàn.

Đạt được điều khiển động cơ chính xác

Tốc độ quay của động cơ AC tỷ lệ thuận với tần số của công suất cung cấp cho nó. Bằng cách kiểm soát chính xác tần số của đầu ra AC tổng hợp từ biến tần, VFD có thể quyết định tốc độ chính xác mà động cơ quay. Chẳng hạn, để chạy động cơ 60 Hz ở tốc độ một nửa, VFD sẽ xuất ra tần số 30 Hz. VFD cũng điều chỉnh điện áp đầu ra theo tỷ lệ với tần số (duy trì tỷ lệ volts-per-Hertz hoặc V/Hz không đổi) để cung cấp mô-men xoắn cần thiết và ngăn chặn động cơ vẽ dòng điện quá mức và quá nóng. Toàn bộ quá trình này cho phép điều khiển trơn tru, Stepless so với tốc độ động cơ từ gần bằng 0 đến tốc độ được xếp hạng đầy đủ của nó và thậm chí xa hơn.

Các ứng dụng phổ biến của bảng VFD

Các bảng điều khiển VFD là linh hoạt và được sử dụng rộng rãi trên nhiều ngành công nghiệp để tăng cường kiểm soát động cơ, cải thiện hiệu quả năng lượng và tối ưu hóa các quy trình. Khả năng quản lý chính xác tốc độ động cơ của họ làm cho họ vô giá trong một loạt các ứng dụng, từ các dịch vụ xây dựng đến các hoạt động công nghiệp nặng.

Hệ thống HVAC

Trong hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí (HVAC), VFD rất quan trọng để điều khiển quạt, máy bơm và máy nén. Bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ để phù hợp với nhu cầu sưởi ấm hoặc làm mát thời gian thực của tòa nhà, VFD có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng. Ví dụ, làm chậm 20% động cơ quạt có thể dẫn đến tiết kiệm năng lượng gần 50%. Kiểm soát chính xác này cũng dẫn đến nhiệt độ và áp suất ổn định hơn, cải thiện sự thoải mái của người cư ngụ và kéo dài tuổi thọ của thiết bị bằng cách giảm căng thẳng cơ học từ các khởi đầu đột ngột và dừng lại.

Máy bơm và xử lý nước tốt

Các tấm VFD thường được sử dụng trong quản lý nước và nước thải. Trong các ứng dụng bơm tốt, VFD có thể duy trì áp suất nước liên tục mặc dù có nhu cầu dao động bằng cách điều chỉnh tốc độ của máy bơm. Điều này giúp loại bỏ việc đạp xe/tắt thường xuyên của động cơ bơm, giúp tiết kiệm năng lượng và mở rộng tuổi thọ của động cơ. In water treatment plants, VFDs are used to control pumps and blowers, allowing for precise regulation of flow rates and aeration processes, which is essential for effective treatment. Họ cũng có thể giúp giảm thiểu các vấn đề như búa nước bằng cách cung cấp một khởi đầu mềm và dừng lại cho các máy bơm.

Công nghiệp & Sản xuất

Trong lĩnh vực công nghiệp, các tấm VFD rất cần thiết cho nhiều loại máy móc. Các ứng dụng bao gồm:

• Hệ thống băng tải: VFD cho phép tốc độ của băng tải được điều chỉnh dựa trên nhu cầu sản xuất, đảm bảo hoạt động trơn tru và đồng bộ hóa với các quy trình khác.
• Máy bơm, máy nén và quạt: Tương tự như các hệ thống HVAC, VFD được sử dụng để kiểm soát máy bơm công nghiệp, máy nén khí và quạt để phù hợp với đầu ra với nhu cầu quy trình, tiết kiệm năng lượng.
• Máy công cụ: Trong các thiết bị như máy trộn, máy nghiền và máy tiện, VFD cung cấp tốc độ chính xác và điều khiển mô -men xoắn cần thiết cho chất lượng và tính nhất quán của sản phẩm.