Ontwerp van een robuust Variable Frequency Drive (VFD) systeem voor optimale prestaties

Variable Frequency Drives (VFD's) zijn langzaam de industriële norm geworden voor het controleren van de output van drie-fase AC-motoren. Door spanning en frequentie te variëren, bereiken VFD's soepele en betrouwbare controle van het koppel en de snelheid van de motor. Van motion control-toepassingen tot ventilatiesystemen tot zware productie, VFD's zijn een vast onderdeel in het industriële landschap geworden.

Echter, de algehele efficiëntie van VFD's is zeer afhankelijk van hun installatie en de kwaliteit van apparatuur gebruikt tijdens het ontwerpproces. De motor, de kabels en eventuele andere aangesloten apparaten moeten volledig compatibel zijn met de specificaties van de te installeren drive.

Hoe werken VFD's?

VFD's zijn een essentie van solid-state technologie, en converteren 3-fase AC-netspanning naar sinusvormig PWM-golfvorm, door middel waarvan frequentie en spanning gevarieerd kunnen worden. Intern zijn VFD's opgebouwd uit:

• AC-naar-DC converter
• DC-bus voor filtering van gelijkrichter-output
• DC-naar-AC inverter

De inverter is verantwoordelijk voor een soepele stroom van variabele spanning en frequentie-output die de motor dan aandrijft. Om gecentraliseerde controle te garanderen, is een microprocessor in de VFD geïnstalleerd, die de algehele operatie en parameters regeert.

Voorvereisten

Voordat een VFD in uw systeem geïntegreerd kan worden, moet u uzelf een paar vragen stellen om ervoor te zorgen dat u een drive van de juiste specificaties selecteert:

Wat zal de koppel-eisen van de belasting zijn?

• VFD's hebben beperkte overstroomcapaciteit, zware eenheden zouden een voldoende overgedimensioneerde eenheid vereisen.

Hoeveel motoren zal de drive sturen?

• De piekstromen van alle motoren moeten berekend worden om voor het worst-case scenario voorbereid te zijn.

Vereist de applicatie directe snelheidsvariatie?

• Overdimensionering van de drive kan noodzakelijk zijn op basis van deze vereiste.

Moet de motor te maken krijgen met problemen zoals oververhitting?

• Een veelvoorkomend probleem bij verminderde snelheid, constante koppel toepassingen.

Blijft de stroomvoorziening constant?

• Verschillende industriële eenheden gebruiken load-shedding om energie te besparen, dus als dit het geval is, moet een drive met backup-mogelijkheid geselecteerd worden.

Zijn externe behuizingen vereist?

• Dit zou afhangen van de condities waaraan de drive blootgesteld is. Te veel stof, water of andere chemicaliën kunnen de mogelijkheden van een VFD serieus verstoren.

Kabelselectie

Kabel-naar-motor impedantie-mismatch kan gereflecteerde golven in VFD's veroorzaken, effectief het spanningsniveau verdubbelend wat kan resulteren in beschadigde kabels en componenten. De voorkeuroplossing is gebruik van XLPE-kabelisolatie die dergelijke gereflecteerde golven kan weerstaan, vergeleken met PVC die gevaarlijk zijn in dergelijke toepassingen. Het gebruik van dergelijke kabels heeft ook andere voordelen voor het VFD-systeem zoals verminderde capaciteit wat de levensduur van de motor kan verbeteren. De thermische isolatie-eigenschap zorgt er ook voor dat warmte gegenereerd door coronaverliezen geen andere apparatuur beïnvloedt of leidt tot gevaren zoals isolatiesmelt of branden.

Daarnaast straalt een VFD-kabel ruis uit, wat evenredig is met de hoeveelheid elektrische stroom die erin varieert. Naarmate de lengte van de kabel groeit, groeit de ruis ook, en daarom is juiste afscherming van zo'n kabel vereist. Als ongerectificeerd, kan de uitgezonden ruis problemen veroorzaken zoals capacitieve koppeling tussen motorwikkelingen en frame wat nabijgelegen apparaten beïnvloedt zoals thermocouples, encoders, alsook laag-niveau communicatiesignalen.

Geïnteresseerd in meer te leren? Neem contact op met een expert, of bezoek onze website: PanelShop.com.