Selam! Bir VFD (değişken frekans sürücüsü) tedarikçisi olarak, bu şık cihazların motorların mekanik stresi üzerinde nasıl büyük bir etkiye sahip olabileceğini ilk elden gördüm. Öyleyse, bir VFD'nin bir motor üzerindeki mekanik stresi nasıl etkilediğini araştıralım.
Zaten VFD nedir?
Mekanik stres kısmına atlamadan önce, bir VFD'nin ne olduğunu hızla gözden geçirelim. VFD, bir elektrik motorunun hızını, kendisine verilen frekans ve voltajı değiştirerek kontrol eden bir cihazdır. Motorunuz için bir dimmer anahtarı gibi, hızını ihtiyaçlarınıza göre ayarlamanıza izin verir. Koşuyor olsan daÜç faz VFDBir endüstriyel kurulum veyaTek fazlı motor için değişken hızlı sürücüDaha küçük bir uygulama için, VFD'ler çok fazla esneklik sunar.
VFD'ler mekanik stresi nasıl azaltır
Yumuşak başlangıç
Bir VFD'nin mekanik stresi azaltmasının en büyük yollarından biri yumuşak bir başlangıç yapmaktır. Bir motor doğrudan hatta (VFD olmadan) başladığında, akım büyük bir inrush yaşar. Bu ani dalgalanma, motorun bileşenleri üzerinde yataklar, şaftlar ve kaplinler gibi çok fazla mekanik strese neden olabilir. Ayağınızı bir arabadaki gaz pedalına çarpmak gibi - motora ve aktarma organlarına çok fazla zorlama koyar.
Bir VFD ile motor yavaş yavaş başlar. VFD, frekansı ve voltajı yavaşça artırarak motorun çalışma hızına sorunsuz bir şekilde ulaşmasını sağlar. Bu nazik başlangıç, motorun ömrünü uzatabilen ve bakım maliyetlerini azaltabilen mekanik bileşenler üzerindeki stresi azaltır. Örneğin, bir konveyör bant sisteminde, yumuşak bir başlangıç kayışın sarsıntısını önleyebilir ve kasnaklar ve yataklarda aşınma ve yıpranmayı azaltabilir.
Hız kontrolü
Bir VFD'nin mekanik strese yardımcı olmasının bir başka yolu da hassas hız kontrolü sağlamaktır. Birçok uygulamada, motorların her zaman tam hızda çalışması gerekmez. Örneğin, bir havalandırma sistemindeki bir fanın sadece çoğu zaman yarı hızda çalışması gerekebilir. Motorun hızını ayarlamak için bir VFD kullanarak, fan bıçakları ve motorun kendisi üzerindeki mekanik stresi azaltabilirsiniz.
Bir motorun daha düşük bir hızda çalıştırılması da dönen parçalara etki eden santrifüj kuvvetleri azaltır. Bu kuvvetler yatak ve şaftlarda titreşimlere ve strese neden olabilir. Hızı kontrol altında tutarak, bu sorunları en aza indirebilir ve daha güvenilir bir çalışma sağlayabilirsiniz. A3.7kW VFDBu aralıktaki bir motorun hızını kontrol etmeniz gereken uygulamalar için mükemmel bir seçim olabilir.
Tork kontrolü
VFD'ler ayrıca mekanik stresi azaltmak için çok önemli olan tork kontrolü sunar. Tork, bir motorun ürettiği dönme kuvvetidir. Pompalar ve kompresörler gibi bazı uygulamalarda motor üzerindeki yük değişebilir. Bir VFD olmadan, motor gerekenden daha fazla tork üretmek zorunda kalabilir, bu da mekanik stresin artmasına neden olabilir.
Bir VFD, motorun tork çıkışını yüke göre ayarlayabilir. Yük hafif olduğunda, VFD, motorun bileşenleri üzerindeki stresi azaltan torku azaltır. Yük arttığında, VFD talebi karşılamak için torku artırabilir. Bu dinamik tork kontrolü, motorun verimli bir şekilde çalışmasını sağlamaya yardımcı olur ve aşınma ve yıpranmayı azaltır.
Mekanik streste potansiyel artış
Harmonics
VFD'ler, mekanik stresi azaltma açısından birçok fayda sunarken, bazı sorunları da sunabilirler. Bunlardan biri harmonikler. VFD'ler, gelen AC gücünü DC'ye dönüştürmek ve daha sonra değişken bir frekansta AC'ye geri dönmek için güç elektroniği kullanır. Bu işlem, temel frekansın katları olan elektrik frekansları olan harmonikler üretebilir.
Bu harmonikler motorda ek ısı ve titreşimlere neden olabilir. Isı, yalıtım ömrünü azaltabilir ve başarısızlık riskini artırabilir, bu da motorun sargılarının sıcaklığını artırabilir. Titreşimler ayrıca motorun bileşenleri, özellikle rulmanlar ve şaftlar üzerinde mekanik strese neden olabilir. Bununla birlikte, modern VFD'ler genellikle harmonik içeriği azaltmak ve bu sorunları en aza indirmek için yerleşik filtrelerle birlikte gelir.
Rezonans
Başka bir potansiyel sorun rezonans. Rezonans, VFD çıkışının frekansı, motorun doğal frekansıyla veya sürdüğü mekanik sistemle eşleştiğinde meydana gelir. Bu olduğunda, titreşimler yükseltilebilir ve aşırı mekanik strese neden olabilir.
Rezonansı önlemek için VFD ve motoru düzgün bir şekilde boyutlandırmak ve seçmek önemlidir. VFD, rezonans frekansına takılmaktan kaçınmak için çok çeşitli frekanslar üzerinde çalışabilmelidir. Ek olarak, mekanik sistem, VFD'nin çalışma aralığının dışındaki doğal bir frekansa sahip olacak şekilde tasarlanmalıdır.
Gerçek dünya örnekleri
VFD'lerin mekanik stresi nasıl etkileyebileceğine dair birkaç gerçek dünya örneğine bakalım.
HVAC Sistemleri
HVAC (ısıtma, havalandırma ve klima) sistemlerinde, VFD'ler fanların ve pompaların hızını kontrol etmek için yaygın olarak kullanılır. Bir VFD kullanarak, sistem hava akışını ve su akışını gerçek talebe göre ayarlayabilir. Bu sadece enerji tasarrufu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda fanlar ve pompalar üzerindeki mekanik stresi de azaltır.
Örneğin, büyük bir ofis binasında, havalandırma fanları bir VFD tarafından kontrol edilebilir. Yoğun olmayan saatlerde, binada daha az insan olduğunda, hayranlar daha düşük bir hızda koşabilir. Bu, fan bıçakları ve motor üzerindeki stresi azaltır ve ayrıca enerji tasarrufu sağlar.
Endüstriyel pompalar
Endüstriyel uygulamalarda, pompalar genellikle sıvıları hareket ettirmek için kullanılır. Bir VFD, gerekli akış hızına göre pompanın hızını kontrol etmek için kullanılabilir. Bu, pompanın pervanesi, rulmanları ve contalar üzerindeki mekanik stresi azaltmaya yardımcı olur.
Örneğin, bir su arıtma tesisinde, suyu arıtma işleminde hareket eden pompaların hızını kontrol etmek için bir VFD kullanılabilir. Hızı su akış hızına göre ayarlayarak, pompa daha verimli ve daha az mekanik stresle çalışabilir.
Çözüm
Sonuç olarak, VFD'lerin motorların mekanik stresi üzerinde önemli bir etkisi olabilir. Bir yandan, motorun bileşenleri üzerindeki stresi azaltabilecek ve ömrünü uzatabilen yumuşak başlangıç, hız kontrolü ve tork kontrolü gibi birçok fayda sunarlar. Öte yandan, dikkatle yönetilmesi gereken harmonikler ve rezonans gibi sorunları tanıtabilirler.
Motor uygulamanız için bir VFD kullanmayı düşünüyorsanız, doğru VFD'yi seçmeniz ve düzgün bir şekilde kurulduğundan ve yapılandırıldığından emin olmak önemlidir. Bir VFD tedarikçisi olarak, doğru seçimi yapmanıza ve motorunuzun sorunsuz ve verimli bir şekilde çalışmasını sağlamak için buradayım. Herhangi bir sorunuz varsa veya bir VFD satın almakla ilgileniyorsanız, özel ihtiyaçlarınız ve uygulamanız için en iyi çözümü elde etmek için nasıl birlikte çalışabileceğimiz hakkında bir sohbet için bana ulaşmaktan çekinmeyin.
Referanslar
- Fitzgerald, AE, Kingsley, C. ve Umans, SD (2003). Elektrikli makineler. McGraw-Hill.
- Krause, PC, Wasynczuk, O. ve Sudhoff, SD (2002). Elektrikli makineler ve tahrik sistemlerinin analizi. Wiley-Interscience.
- Chapman, SJ (2012). Elektrikli Makineler Temelleri. McGraw-Hill.