Ayarlanabilir frekans sürücüsü, ayarlanabilir hız sürücüsü, invertör veya AC sürücü olarak da bilinen Değişken Frekanslı Sürücü (VFD), elektrik motoruna sağlanan frekansı ve voltajı değiştirerek bir elektrik motorunu çalıştıran bir tür motor kontrol cihazıdır. Bir VFD tedarikçisi olarak bana sık sık VFD'nin motor torkunu nasıl etkilediği soruluyor. Bu blog yazısında VFD'ler ile motor torku arasındaki ilişkiyi inceleyerek ilkeleri, faktörleri ve pratik sonuçları inceleyeceğim.
Motor Torkunu Anlamak
Bir VFD'nin motor torkunu nasıl etkilediğini tartışmadan önce motor torkunun ne olduğunu anlamak önemlidir. Tork, yükü sürmekten sorumlu olan motor tarafından üretilen dönme kuvvetidir. Newton - metre (N·m) veya ayak - pound (ft - lb) cinsinden ölçülür. Bir motorun üretebileceği tork miktarı, motorun tasarımı, uygulanan voltaj ve güç kaynağının frekansı gibi çeşitli faktörlere bağlıdır.
Standart bir AC motorda tork – hız karakteristiği nispeten sabittir. Düşük hızlarda motor, ağır yükleri başlatmak için yararlı olan yüksek tork üretebilir. Hız arttıkça tork genellikle azalır. Bu karakteristik, motorun manyetik alanı ve stator ile rotor arasındaki etkileşim tarafından belirlenir.
VFD'ler Nasıl Çalışır?
Bir VFD, gelen AC gücünü bir doğrultucu aracılığıyla DC gücüne dönüştürerek çalışır. Daha sonra bir invertör bölümü, DC gücünü değişken frekans ve voltajla tekrar AC gücüne dönüştürür. VFD, frekansı ve voltajı ayarlayarak motorun hızını ve torkunu kontrol edebilir.
Bir VFD'nin arkasındaki temel prensip, V/f (gerilim-frekans) oranıdır. Bir AC motorda, motordaki manyetik akı V/f oranıyla orantılıdır. Sabit bir manyetik akıyı (ve dolayısıyla sabit bir tork üretme yeteneğini) korumak için voltajın frekansla orantılı olarak ayarlanması gerekir. Örneğin, eğer frekans, nominal frekansın yarısına düşürülürse, V/f oranını sabit tutmak için gerilim de yarıya indirilmelidir.
VFD'lerin Motor Torku Üzerindeki Etkileri
Sabit Torklu Çalışma
Konveyörler, pozitif deplasmanlı pompalar ve vinçler gibi birçok uygulamada geniş bir hız aralığında sabit bir tork gereklidir. Bir VFD, sabit bir V/f oranını koruyarak sabit torklu çalışma sağlayabilir. Frekans azaltıldığında gerilim de orantılı olarak azaltılarak motordaki manyetik akının sabit kalması sağlanır. Sonuç olarak motor, nominal hızdakiyle aynı miktarda torku düşük hızlarda üretebilir.
Örneğin, bir motor 1500 dev/dak ve 50 Hz'de 100 N·m tork için derecelendirilmişse, VFD frekansı 25 Hz'e düşürdüğünde voltaj da yarı yarıya azalır. Motor 750 devir/dakikada hâlâ 100 N·m tork üretebilir ve bu da yükü daha düşük bir hızda etkili bir şekilde sürmesine olanak tanır. Bu sabit tork işlemi, yükün hızdan bağımsız olarak tutarlı miktarda kuvvet gerektirdiği uygulamalar için çok önemlidir.
Değişken Torklu Çalışma
Santrifüj pompalar ve fanlar gibi bazı uygulamaların değişken tork gereksinimi vardır. Bu yüklerin gerektirdiği tork hızın karesiyle orantılıdır. Bir VFD, voltajı ve frekansı yükün tork gereksinimlerine göre ayarlayarak bu uygulamalardaki enerji tüketimini optimize edebilir.
Santrifüj pompanın veya fanın hızı azaldıkça yükün gerektirdiği tork önemli ölçüde azalır. Bir VFD, voltajı ve frekansı sabit tork uygulamalarına göre daha agresif bir şekilde azaltarak enerji tasarrufu sağlayabilir. Örneğin, bir fanın hızı anma hızının yarısına düşürülürse, fanın ihtiyaç duyduğu tork, anma torkunun dörtte birine düşer. VFD, voltajı ve frekansı buna göre ayarlayabilir ve bu da önemli miktarda enerji tasarrufu sağlar.
Yüksek Torklu Başlangıç
VFD kullanmanın önemli avantajlarından biri, yüksek torklu başlatma sağlama yeteneğidir. Bir AC motorun doğrudan çevrimiçi (DOL) çalıştırılmasında, motor büyük bir ani akım çeker; bu, güç kaynağında voltaj düşüşlerine ve motor ve yük üzerinde mekanik strese neden olabilir. Öte yandan bir VFD, frekansı ve voltajı kademeli olarak artırarak motorun yüksek torkla sorunsuz bir şekilde başlamasını sağlayabilir.
VFD, hızlanma oranını kontrol ederek, sisteme aşırı yüklenmeden motorun istenilen hıza ulaşmasını sağlar. Bu özellikle kırıcılar ve karıştırıcılar gibi ağır başlangıç yüklerine sahip uygulamalar için kullanışlıdır. VFD, yüksek torklu başlatma sağlayarak motorun ömrünü uzatabilir ve bakım maliyetlerini azaltabilir.
Torku Etkileyen Faktörler - VFD İlişkisi
Motor Tasarımı
Motorun tasarımı, VFD'ye nasıl tepki vereceği konusunda çok önemli bir rol oynar. Asenkron motorlar ve sabit mıknatıslı senkron motorlar gibi farklı motor türleri, farklı tork – hız özelliklerine sahiptir. Asenkron motorlar, sağlamlıkları ve nispeten düşük maliyetleri nedeniyle VFD'lerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak sabit mıknatıslı senkron motorlara göre yüksek hızda çalışma ve verimlilik açısından bazı sınırlamalara sahip olabilirler.
Motorun sargı konfigürasyonu, kutup sayısı ve rotor tasarımı da VFD kullanıldığında tork üretimini etkileyebilir. Örneğin, daha fazla kutup sayısına sahip bir motorun senkron hızı daha düşük olacaktır ve optimum tork performansına ulaşmak için farklı V/f ayarları gerektirebilir.
VFD Ayarları
VFD'nin hızlanma ve yavaşlama süreleri, tork limiti ve V/f eğrisi gibi ayarları motor torkunu önemli ölçüde etkileyebilir. Hızlanma ve yavaşlama süreleri, motorun istenen hıza ne kadar çabuk ulaşacağını belirler. Hızlanma süresi çok kısaysa, motor yükü hızlandırmak için yeterli tork üretemeyebilir, bu da aşırı akım kesintilerine neden olabilir.
Tork sınırı ayarı kullanıcının motorun üretebileceği maksimum torku sınırlamasına olanak tanır. Bu, motoru ve yükü hasardan korumak için kullanışlıdır. V/f eğrisi ayarı, farklı uygulamalar için tork - hız karakteristiğini optimize edecek şekilde ayarlanabilir. Bazı VFD'ler yükün özel gereksinimlerini karşılamak için doğrusal, ikinci dereceden ve özel eğriler gibi birden fazla V/f eğrisi sunar.
Yük Özellikleri
Atalet, sürtünme ve yükün türü (sabit tork veya değişken tork) gibi yükün özellikleri de tork - VFD ilişkisini etkiler. Ataleti yüksek olan bir yük, hızlanmak ve yavaşlamak için daha fazla tork gerektirir. Bu geçici dönemlerde yüksek tork gereksinimlerini karşılayacak şekilde VFD'nin uygun şekilde boyutlandırılması ve yapılandırılması gerekir.
Yükteki sürtünme aynı zamanda yükü hareket ettirmek için gereken torku da etkileyebilir. Aşırı sürtünme varsa, motorun bunu aşmak için daha fazla torka ihtiyacı olabilir. Yük özelliklerini anlamak, doğru VFD'yi seçmek ve optimum tork performansını sağlamak için uygun parametreleri ayarlamak açısından önemlidir.
VFD Seçimi ve Uygulamasına İlişkin Pratik Uygulamalar
Belirli bir uygulama için VFD seçerken yükün tork gereksinimlerini dikkate almak çok önemlidir. Sabit torklu uygulamalar için geniş bir hız aralığında sabit bir V/f oranını koruyabilen bir VFD gereklidir.22KW VFD22 KW civarında güç gereksinimi olan birçok sabit tork uygulaması için mükemmel bir seçenektir.
Değişken torklu uygulamalar için, gelişmiş enerji tasarrufu özelliklerine ve V/f oranını yükün tork gereksinimlerine göre ayarlama yeteneğine sahip bir VFD tercih edilir.Motorlar İçin VFDdeğişken tork yüklerine sahip olanlar da dahil olmak üzere çeşitli motor uygulamalarına uygun bir dizi VFD sunar.
Ek olarak VFD, motorun nominal akımını ve başlatma ve geçici dönemlerdeki tepe tork gereksinimlerini karşılayacak şekilde uygun şekilde boyutlandırılmalıdır. VFD'nin büyük veya küçük boyutlandırılması performansın düşmesine, enerji tüketiminin artmasına ve motorda ve VFD'de potansiyel hasara neden olabilir.
Çözüm
Bir VFD tedarikçisi olarak VFD'nin motor torkunu nasıl etkilediğinin önemini anlıyorum. Bir VFD, tutarlı miktarda kuvvet gerektiren uygulamalar için sabit torklu çalışma, değişken tork yüklerine sahip uygulamalarda enerji açısından verimli çalışma için değişken torklu çalışma ve ağır yüklü uygulamalar için yüksek torklu başlatma sağlayabilir.
Kullanıcılar, VFD çalışma prensiplerini, tork - VFD ilişkisini etkileyen faktörleri ve VFD seçimi ve uygulamasına yönelik pratik sonuçları anlayarak, motor sistemleri için bir VFD seçerken bilinçli kararlar verebilirler. Motor uygulamanız için güvenilir bir VFD çözümü arıyorsanız, ister bir22KW VFD, AMotorlar İçin VFDveya birİnvertör SürücüsüDaha fazla bilgi almak ve özel gereksinimlerinizi görüşmek için bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin. İhtiyaçlarınız için mükemmel VFD'yi bulmanızda size yardımcı olmaya hazırız.
Referanslar
- Boldea, I. ve Nasar, SA (1999). Elektrikli Sürücüler: Giriş. CRC Basın.
- Fitzgerald, AE, Kingsley, C., Jr. ve Umans, SD (2003). Elektrik Makinaları. McGraw-Tepe.
- Krause, PC, Wasynczuk, O. ve Sudhoff, SD (2002). Elektrik Makinaları ve Tahrik Sistemlerinin Analizi. Wiley - Bilimlerarası.