Co je to frekvenční měnič?
Měnič s proměnnou frekvencí (VFD) je elektronické řídicí zařízení používané k zajištění nastavitelné regulace rychlosti pro AC a DC motory. Nejběžnějšími typy střídavých motorů jsou střídavé indukční motory nebo asynchronní motory. Výhody použití VFD jsou úspory energie pro aplikace HVAC ventilátorů a čerpadel, zlepšené řízení točivého momentu a rychlosti motoru v průmyslových aplikacích a zlepšená ochrana motoru.
Velikosti motorů pro provoz VFD:
Frekvenční měniče mohou provozovat motory v rozsahu od ¼ koňské síly při 120 voltech jednofázové do 20,000 kilowattů při 11,000 voltech třífázové. Průmyslové motory jsou typicky třífázové a nejběžnější napětí v USA je 480 V. Další běžná napětí jsou 230, 2300 a 4160 V. Motor je navržen tak, aby fungoval při různých napětích v závislosti na pólech motoru .
Motory jsou navrženy tak, aby běžely konstantní rychlostí v závislosti na počtu pólů v motoru. Frekvence napětí přiváděného do motoru určuje rychlost motoru. Tato rychlost je funkcí použité frekvence vynásobené 120 děleno počtem pólů na fázi.
Jak VFD mění rychlost motoru:
VFD řídí motory změnou frekvence mezi 0 a 60 cykly nebo Hertz za sekundu. Mohou také měnit frekvence mimo standardní 0-60 Hz pásmo až do 600 Hz. Po překročení 600 Hz je aplikací typicky vysokorychlostní vřetenový motor. Jakmile je frekvence vyšší než 600 Hz, je aplikací typicky vysokorychlostní vřetenový motor. VFD mění vstupní frekvenci úpravou výstupní frekvence střídavého sinusového signálu motoru. Aby toho bylo dosaženo, má VFD čtyři hlavní součásti:
- Sekce diodového usměrňovače nebo měniče převádí střídavé síťové napětí 60 Hz na stejnosměrné napětí přes diodový usměrňovač.
- Sekce DC sběrnice ukládá převedené střídavé napětí do kondenzátoru. Pro vstup 480 V AC může být špičkové napětí na třífázové stejnosměrné sběrnici 648 V DC (= 480 V x Sq. Rt. √1,82).
- Sekce invertoru nebo IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) převádí uložené stejnosměrné napětí na analogový sinusový průběh střídavého proudu nazývaný modulace šířky pulzu pro simulaci tvaru střídavého proudu. Tvar vlny modulované šířkou pulzu má amplitudu (výšku), což je maximální vstupní napětí, obvykle 480 voltů, a pracovní cyklus (šířku). Počet pracovních cyklů za sekundu je frekvence v Hertzech a rychlost, kterou se IGBT zapíná a vypíná, je nosná frekvence. Nosné frekvence se pohybují od 2,000 Hz do 15,000 Hz. Vyšší nosné frekvence vytvářejí lepší průběhy. Představte si vypínač na zdi, který umožňuje napětí a proud napájet žárovku. Napětí a proud proudí do žárovky rychlostí 60 cyklů za sekundu. Jakékoli blikání světla je příliš rychlé na to, aby jej bylo možné detekovat pouhým okem.
- Řídicí sekce VFD určuje napětí a frekvenci nebo číslo pracovního cyklu odeslané do motoru. Motor využívá pulsně šířkově modulovaný tvar vlny k řízení rychlosti motoru.
Evoluce frekvenčních měničů
VFD se postupem času vyvíjely, ale základní funkčnost zůstává. Používají se v mnoha aplikacích a napomáhají rozvoji průmyslových odvětví. Se současným nárůstem IIoT a chytré výroby se VFD stanou nedílnou součástí zlepšování procesů a poskytují smysluplná data, která výrobcům pomohou stát se lídry ve svých odvětvích.