سلام! من به عنوان یک تامین کننده VFD (فرکانس متغیر) ، دست اول دیده ام که چگونه این دستگاه های nifty می توانند تأثیر زیادی بر استرس مکانیکی موتورها داشته باشند. بنابراین ، بیایید به این موضوع بپردازیم که چگونه یک VFD بر استرس مکانیکی روی موتور تأثیر می گذارد.
به هر حال VFD چیست؟
قبل از پرش به قسمت استرس مکانیکی ، بیایید به سرعت آنچه را که VFD است ، طی کنیم. VFD وسیله ای است که با تغییر فرکانس و ولتاژ عرضه شده به آن ، سرعت یک موتور الکتریکی را کنترل می کند. این مانند یک سوئیچ کم نور برای موتور شما است و به شما امکان می دهد سرعت آن را مطابق نیاز خود تنظیم کنید. آیا شما در حال اجرا هستیدسه فاز VFDبرای یک راه اندازی صنعتی یادرایو سرعت متغیر برای موتور تک فازبرای یک برنامه کوچکتر ، VFD ها انعطاف پذیری زیادی را ارائه می دهند.
چگونه VFD ها استرس مکانیکی را کاهش می دهند
شروع نرم
یکی از بزرگترین راه هایی که VFD باعث کاهش استرس مکانیکی می شود ، شروع نرم است. هنگامی که یک موتور مستقیماً از طریق خط (بدون VFD) شروع می شود ، یک جریان بزرگ از جریان را تجربه می کند. این افزایش ناگهانی می تواند استرس مکانیکی زیادی را بر روی اجزای موتور مانند یاتاقان ها ، شفت ها و کوپلینگ ها ایجاد کند. مثل این است که پای خود را روی پدال گاز در یک ماشین بکشید - فشار زیادی را روی موتور و رانندگی قرار می دهد.
با VFD ، موتور به تدریج شروع می شود. رمپ VFD فرکانس و ولتاژ را به آرامی بالا می برد و به موتور اجازه می دهد تا به سرعت کار خود را به سرعت برساند. این شروع ملایم باعث کاهش استرس بر روی اجزای مکانیکی می شود که می تواند طول عمر موتور را افزایش داده و هزینه های نگهداری را کاهش دهد. به عنوان مثال ، در یک سیستم کمربند نقاله ، یک شروع نرم می تواند مانع از حرکت کمربند و کاهش ساییدگی و پارگی روی قرقره ها و یاتاقان ها شود.
کنترل سرعت
راه دیگر که یک VFD به استرس مکانیکی کمک می کند ، ارائه کنترل سرعت دقیق است. در بسیاری از برنامه ها ، موتورها نیازی به کار با سرعت کامل ندارند. به عنوان مثال ، یک فن در یک سیستم تهویه فقط ممکن است در اکثر اوقات با نیمی از سرعت کار کند. با استفاده از VFD برای تنظیم سرعت موتور ، می توانید استرس مکانیکی روی تیغه های فن و خود موتور را کاهش دهید.
دویدن موتور با سرعت پایین تر ، نیروهای گریز از مرکز را که روی قسمتهای چرخان عمل می کنند ، کاهش می دهد. این نیروها می توانند باعث ارتعاشات و استرس روی یاتاقان ها و شفت ها شوند. با نگه داشتن سرعت ، می توانید این مسائل را به حداقل برسانید و یک عملیات مطمئن تر را تضمین کنید. بوها3.7 کیلو وات VFDمی تواند یک انتخاب عالی برای برنامه هایی باشد که در آن شما نیاز به کنترل سرعت یک موتور در این محدوده دارید.
کنترل گشتاور
VFD ها همچنین کنترل گشتاور را ارائه می دهند که برای کاهش استرس مکانیکی بسیار مهم است. گشتاور نیروی چرخشی است که یک موتور تولید می کند. در بعضی از برنامه ها ، مانند پمپ ها و کمپرسورها ، بار روی موتور می تواند متفاوت باشد. بدون VFD ، موتور ممکن است گشتاور بیشتری را از حد لازم تولید کند ، که می تواند منجر به افزایش استرس مکانیکی شود.
VFD می تواند خروجی گشتاور موتور را بر اساس بار تنظیم کند. هنگامی که بار سبک است ، VFD گشتاور را کاهش می دهد و این باعث کاهش استرس روی اجزای موتور می شود. با افزایش بار ، VFD می تواند گشتاور را برای پاسخگویی به تقاضا افزایش دهد. این کنترل گشتاور پویا به حفظ کارآمد موتور کمک می کند و باعث کاهش سایش و پارگی می شود.
افزایش احتمالی استرس مکانیکی
هارمونیک
در حالی که VFD ها از نظر کاهش استرس مکانیکی فواید زیادی را ارائه می دهند ، آنها همچنین می توانند برخی از موارد را معرفی کنند. یکی از این هارمونیک است. VFD ها از Electronics Power برای تبدیل قدرت AC ورودی به DC و سپس بازگشت به AC در فرکانس متغیر استفاده می کنند. این فرایند می تواند هارمونیک را ایجاد کند ، که فرکانس های الکتریکی هستند که چند برابر فرکانس اساسی هستند.
این هارمونیک ها می توانند باعث گرمای و ارتعاشات اضافی در موتور شوند. گرما می تواند دمای سیم پیچ های موتور را افزایش دهد ، که می تواند عمر عایق را کاهش داده و خطر خرابی را افزایش دهد. ارتعاشات همچنین می تواند باعث ایجاد استرس مکانیکی بر روی اجزای موتور بویژه یاتاقان ها و شفت ها شود. با این حال ، VFD های مدرن اغلب با فیلترهای داخلی برای کاهش محتوای هارمونیک و به حداقل رساندن این مسائل همراه هستند.
تشدید
یکی دیگر از مشکلات بالقوه رزونانس است. رزونانس زمانی اتفاق می افتد که فرکانس خروجی VFD با فرکانس طبیعی موتور یا سیستم مکانیکی که در حال رانندگی است مطابقت داشته باشد. هنگامی که این اتفاق می افتد ، ارتعاشات قابل تقویت است و باعث استرس بیش از حد مکانیکی می شود.
برای جلوگیری از طنین انداز ، اندازه مناسب و انتخاب VFD و موتور مهم است. VFD باید بتواند در طیف گسترده ای از فرکانس ها کار کند تا از گیر کردن در فرکانس رزونانس جلوگیری شود. علاوه بر این ، سیستم مکانیکی باید به گونه ای طراحی شود که دارای فرکانس طبیعی باشد که خارج از محدوده عملیاتی VFD باشد.
نمونه های دنیای واقعی
بیایید به چند نمونه در دنیای واقعی بپردازیم که چگونه VFD ها می توانند بر استرس مکانیکی تأثیر بگذارند.
سیستم های HVAC
در سیستم های HVAC (گرمایش ، تهویه و تهویه مطبوع) ، از VFD ها معمولاً برای کنترل سرعت فن ها و پمپ ها استفاده می شود. با استفاده از VFD ، سیستم می تواند جریان هوا و جریان آب را بر اساس تقاضای واقعی تنظیم کند. این نه تنها باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود بلکه باعث کاهش استرس مکانیکی روی فن ها و پمپ ها می شود.
به عنوان مثال ، در یک ساختمان بزرگ اداری ، طرفداران تهویه را می توان با VFD کنترل کرد. در ساعات خارج از اوج ، هنگامی که افراد کمتری در ساختمان وجود دارند ، طرفداران می توانند با سرعت کمتری حرکت کنند. این باعث کاهش استرس روی تیغه های فن و موتور می شود و همچنین باعث صرفه جویی در انرژی می شود.
پمپ های صنعتی
در کاربردهای صنعتی ، اغلب از پمپ ها برای جابجایی مایعات استفاده می شود. از VFD می توان برای کنترل سرعت پمپ بر اساس سرعت جریان مورد نیاز استفاده کرد. این به کاهش استرس مکانیکی در پروانه ، یاتاقان ها و مهر و موم های پمپ کمک می کند.
به عنوان مثال ، در یک کارخانه تصفیه آب ، از VFD می توان برای کنترل سرعت پمپ هایی که آب را از طریق فرآیند تصفیه حرکت می کنند ، استفاده کرد. با تنظیم سرعت با توجه به سرعت جریان آب ، پمپ می تواند کارآمدتر و با استرس مکانیکی کمتری عمل کند.
پایان
در نتیجه ، VFD ها می توانند تأثیر قابل توجهی در استرس مکانیکی موتورها داشته باشند. از یک طرف ، آنها مزایای بسیاری از قبیل شروع نرم ، کنترل سرعت و کنترل گشتاور را ارائه می دهند که می تواند استرس روی اجزای موتور را کاهش داده و طول عمر آن را افزایش دهد. از طرف دیگر ، آنها می توانند مواردی مانند هارمونیک و رزونانس را معرفی کنند که باید با دقت مدیریت شوند.
اگر در نظر دارید از VFD برای برنامه موتور خود استفاده کنید ، مهم است که VFD مناسب را انتخاب کرده و از نصب و تنظیم صحیح آن اطمینان حاصل کنید. من به عنوان یک تامین کننده VFD ، من اینجا هستم تا به شما کمک کنم تا انتخاب صحیح را انجام دهید و اطمینان حاصل کنید که موتور شما به راحتی و کارآمد کار می کند. اگر سؤالی دارید یا علاقه مند به خرید VFD هستید ، برای چت در مورد نیازهای خاص خود و اینکه چگونه می توانیم با هم کار کنیم برای دستیابی به بهترین راه حل برای برنامه خود به من دسترسی پیدا کنید.
منابع
- Fitzgerald ، AE ، Kingsley ، C. ، & Umans ، SD (2003). ماشین آلات برقی. مک گرا-هیل.
- Krause ، PC ، Wasynczuk ، O. ، & Sudhoff ، SD (2002). تجزیه و تحلیل ماشین آلات برقی و سیستم های درایو. Wiley-Interscience.
- چاپمن ، SJ (2012). اصول ماشین آلات برقی. مک گرا-هیل.