چگونه یک VFD سه فاز سرعت موتور را کنترل می کند؟

درایوهای فرکانس متغیر سه فاز (VFD) اجزای ضروری در تنظیمات صنعتی و تجاری مدرن هستند که کنترل دقیقی بر روی سرعت موتور، گشتاور و عملکرد کلی ارائه می‌دهند. به عنوان یک تامین کننده قابل اعتماد VFD سه فاز، من به خوبی با پیچیدگی های فنی و کاربردهای عملی این دستگاه های قابل توجه آشنا هستم. هدف این وبلاگ ابهام زدایی از عملکرد VFD های سه فاز و توضیح چگونگی کنترل موثر سرعت موتور است.

آشنایی با مبانی موتورهای سه فاز و VFD

قبل از بررسی نحوه کنترل سرعت موتور سه فاز VFD، درک اصول اولیه موتورهای سه فاز ضروری است. موتورهای سه فاز به دلیل راندمان بالا، قابلیت اطمینان و عملکرد روان، جزء اصلی در کاربردهای صنعتی هستند. آنها به یک میدان مغناطیسی دوار متکی هستند که توسط سه جریان متناوب ایجاد می شود که 120 درجه با یکدیگر خارج از فاز هستند. سرعت یک موتور سه فاز بر اساس فرکانس منبع تغذیه و تعداد قطب های موتور تنظیم می شود که با فرمول توضیح داده شده است:

[n=\frac{120f}{p}]

جایی که (n) سرعت سنکرون موتور بر حسب دور در دقیقه (RPM) است، (f) فرکانس منبع تغذیه بر حسب هرتز (Hz) و (p) تعداد قطب های موتور است.

از سوی دیگر، VFD سه فاز یک دستگاه الکترونیکی است که می تواند فرکانس و ولتاژ عرضه شده به موتور سه فاز را تغییر دهد. با تنظیم این پارامترها، VFD می تواند سرعت موتور را در محدوده وسیعی کنترل کند و سطح بالایی از انعطاف پذیری و کارایی را ارائه دهد.

اجزای یک VFD سه فاز

یک VFD سه فاز معمولی از سه بخش اصلی تشکیل شده است: یکسو کننده، باس DC و اینورتر.

1. یکسو کننده

یکسو کننده قسمت جلویی VFD است. وظیفه اصلی آن تبدیل برق سه فاز AC ورودی به برق DC است. این از طریق مجموعه ای از دیودها یا تریستورها به دست می آید. در اکثر VFD های مدرن، معمولاً از یکسوساز پل دیودی استفاده می شود. یکسو کننده جریان متناوب را که دارای ولتاژ و جهت دائمی در حال تغییر است می گیرد و آن را به یک ولتاژ DC ضربانی تبدیل می کند.

2. اتوبوس DC

باس DC یک بخش ذخیره و فیلتر انرژی است. ولتاژ DC ضربانی تولید شده توسط یکسو کننده را به یک ولتاژ DC نسبتاً پایدار تبدیل می کند. خازن ها معمولاً در باس DC برای ذخیره انرژی الکتریکی و کاهش امواج ولتاژ استفاده می شوند. این ولتاژ DC پایدار به عنوان ورودی مرحله بعدی یعنی اینورتر عمل می کند.

3. اینورتر

در مورد کنترل سرعت، اینورتر قلب VFD است. ولتاژ DC را از باس DC می گیرد و آن را به ولتاژ AC سه فاز تبدیل می کند. نکته کلیدی در اینجا این است که فرکانس و ولتاژ خروجی AC را می توان دقیقاً تنظیم کرد. اینورتر از ترانزیستورهای دوقطبی گیت عایق (IGBT) یا سایر دستگاه های سوئیچ با توان بالا برای روشن و خاموش کردن سریع ولتاژ DC استفاده می کند و یک شکل موج AC معادل با فرکانس و ولتاژ مورد نظر ایجاد می کند.

چگونه یک VFD سه فاز سرعت موتور را کنترل می کند

کنترل سرعت موتور سه فاز با استفاده از VFD عمدتاً بر اساس اصل تغییر فرکانس منبع تغذیه است. همانطور که قبلا ذکر شد، سرعت سنکرون یک موتور سه فاز مستقیماً با فرکانس منبع تغذیه متناسب است. بنابراین، با تغییر فرکانس خروجی VFD، می توانیم سرعت موتور را تغییر دهیم.

علاوه بر فرکانس، VFD همچنین ولتاژ خروجی را با توجه به فرکانس تنظیم می کند تا نسبت ولت در هر هرتز (V/Hz) ثابت بماند. این بسیار مهم است زیرا میدان مغناطیسی در موتور توسط نسبت V/Hz تعیین می شود. اگر ولتاژ نسبت به فرکانس بیش از حد بالا باشد، ممکن است موتور به دلیل شار مغناطیسی بیش از حد گرم شود. برعکس، اگر ولتاژ خیلی کم باشد، ممکن است موتور گشتاور کافی برای عملکرد صحیح نداشته باشد.

برای مثال وقتی می خواهیم دور موتور را کاهش دهیم VFD فرکانس خروجی را کاهش می دهد. در عین حال، به طور متناسب ولتاژ خروجی را کاهش می دهد تا نسبت V/Hz ثابت بماند. به این ترتیب موتور می تواند با گشتاور مناسب با سرعت کمتری کار کند. به طور مشابه، هنگام افزایش سرعت موتور، VFD فرکانس و ولتاژ را به صورت هماهنگ افزایش می دهد.

ویژگی های پیشرفته کنترل سرعت

فراتر از کنترل سرعت مبتنی بر فرکانس پایه، VFD های سه فاز مدرن مجموعه ای از ویژگی های پیشرفته را برای افزایش عملکرد و کارایی موتور ارائه می دهند.

سنسور - کنترل برداری کمتر

کنترل بردار کمتر حسگر یک الگوریتم کنترل پیچیده است که در بسیاری از VFD ها استفاده می شود. این به VFD اجازه می دهد تا گشتاور و سرعت موتور را به طور مستقل کنترل کند، حتی بدون استفاده از سنسورهای سرعت خارجی. با تجزیه و تحلیل جریان و ولتاژ موتور، VFD می تواند موقعیت روتور موتور را تخمین بزند و خروجی را بر اساس آن تنظیم کند. این منجر به کنترل دقیق تر سرعت، پاسخ دینامیکی بهتر و بهبود بهره وری انرژی می شود.

بسته - کنترل حلقه

در برخی از کاربردها که به دقت بسیار بالایی نیاز است، می توان از کنترل حلقه بسته استفاده کرد. این شامل استفاده از یک سنسور سرعت، مانند یک رمزگذار، برای ارائه بازخورد به VFD است. VFD سرعت واقعی موتور را با سرعت تنظیم شده مقایسه می کند و در زمان واقعی فرکانس و ولتاژ خروجی را تنظیم می کند تا خطای سرعت را به حداقل برساند. کنترل حلقه بسته معمولاً در برنامه هایی مانند ماشین ابزار، روباتیک و سیستم های نوار نقاله استفاده می شود.

کاربردهای VFD های سه فاز

VFD های سه فاز در طیف وسیعی از صنایع، از تولید تا سیستم های HVAC، کاربرد دارند.

تولید صنعتی

در کارخانه های تولیدی از VFD ها برای کنترل سرعت تسمه نقاله، پمپ ها، فن ها و ماشین ابزار استفاده می شود. با تنظیم سرعت موتور بر اساس نیازهای تولید، این سیستم ها می توانند کارآمدتر عمل کنند، مصرف انرژی را کاهش دهند و کیفیت محصول را بهبود بخشند. به عنوان مثال، یک تسمه نقاله را می توان در طول فرآیند بارگیری و تخلیه کند و سپس در مرحله حمل و نقل سرعت آن را افزایش داد.

سیستم های HVAC

سیستم های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) اغلب از VFD های سه فاز برای کنترل سرعت فن ها و پمپ ها استفاده می کنند. این به سیستم اجازه می دهد تا جریان هوا و جریان آب را مطابق با تقاضای واقعی تنظیم کند و در نتیجه صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی داشته باشد. به عنوان مثال، در یک ساختمان اداری بزرگ، VFD می‌تواند سرعت فن‌ها را در ساعات شلوغی که ساختمان کمتر اشغال شده است کند کند.

توصیه های محصول

من به عنوان یک تامین کننده VFD سه فاز، محصولات مختلفی را بر اساس نیازهای کاربردی مختلف توصیه می کنم. برای کاربردهایی با تقاضای برق حدود 15 کیلووات، ما15 کیلو وات VFDیک انتخاب عالی است عملکرد قابل اعتماد و ویژگی های کنترل پیشرفته را با قیمت رقابتی ارائه می دهد.

اگر به دنبال کنترل موتور تک فاز هستید، مادرایو سرعت متغیر برای موتور تک فازراه حلی مقرون به صرفه با تنظیم سرعت صاف ارائه می دهد.

علاوه بر این، ما طیف وسیعی ازوظیفه عادی و سنگین VFDدستگاه های متناسب با نیازهای بار مختلف. چه برای کاربردهای سبک و چه برای مصارف صنعتی سنگین به VFD نیاز داشته باشید، ما محصول مناسب شما را داریم.

نتیجه گیری

VFD های سه فاز ابزارهای قدرتمندی برای کنترل سرعت موتور هستند که مزایای متعددی مانند صرفه جویی در انرژی، بهبود راندمان و کنترل دقیق را ارائه می دهند. با درک نحوه کار آنها و ویژگی های پیشرفته آنها، می توانید هنگام انتخاب VFD برای برنامه خاص خود تصمیمات آگاهانه بگیرید. چه در تولید صنعتی، تهویه مطبوع یا هر صنعت دیگری که نیاز به کنترل سرعت موتور دارد، شرکت ما می تواند VFD های سه فاز با کیفیت بالا را برای رفع نیازهای شما ارائه دهد.

اگر به محصولات ما علاقه مند هستید یا در مورد VFD های سه فاز سوالی دارید، لطفاً برای تهیه و مذاکره با ما تماس بگیرید. ما متعهد به ارائه بهترین راه حل ها و خدمات عالی به مشتریان هستیم.

مراجع

• چپمن، اس جی (2012). اصول ماشین آلات الکتریکی مک گراو - هیل.
• بولتون، دبلیو (2016). الکترونیک صنعتی. راتلج.