Verbetering van de industriële efficiëntie met de laagspanningsvariabele frequentieaandrijving

De Laagspanningsvariabele frequentieaandrijving (VFD), vaak eenvoudigweg een VFD of een regelbare snelheidsaandrijving (EENSD) genoemd, is een cruciaal onderdeel in moderne industriële en commerciële activiteiten. Zijn primaire functie is om controleer de snelheid en het koppel van een driefasige AC-inductiemotor door de frequentie en spanning van het aan de motor geleverde elektrische vermogen te variëren. Door te werken in het laagspanningsbereik, meestal daaronder 690 volt (V) worden deze apparaten op grote schaal ingezet in vrijwel elke sector die gebruik maakt van elektromotoren, van productie en HVAC tot waterbehandeling en materiaalbehandeling.

Kernfunctionaliteit en bediening

De operation of a Laagspanningsvariabele frequentieaandrijving omvat drie hoofdfasen:

1. Gelijkrichter: De incoming AC (alternating current) power from the mains is first converted into DC (direct current) power. This stage typically uses diodes or silicon-controlled rectifiers (SCRs).

2. DC-bus: De converted DC power is then stored in a capacitor bank, which acts as a filter to smooth the power and provide a stable DC voltage.

3. Omvormer: Dit is de meest cruciale fase. De gelijkstroom wordt teruggeschakeld naar gesimuleerde wisselstroom met behulp van geavanceerde elektronische vermogensschakelaars, zoals Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBT's). Door deze transistors snel aan en uit te zetten met behulp van een techniek genaamd Pulsbreedtemodulatie (PWM) kan de VFD een variabele frequentie- en spanningsuitgang creëren die de snelheid van de motor nauwkeurig regelt.

Belangrijkste voordelen bij toepassing

De adoption of a Laagspanningsvariabele frequentieaandrijving biedt tal van belangrijke voordelen ten opzichte van traditionele motorcontrolemethoden:

• Energiebesparing: Dit is vaak het meest overtuigende voordeel. Voor toepassingen zoals pompen en ventilatoren is het benodigde vermogen evenredig met de derde macht van de snelheidsreductie (de affiniteitswetten). Door het toerental van de motor, ook al is het maar een klein beetje, te verlagen, daalt het energieverbruik dramatisch. Dit leidt tot aanzienlijke kostenbesparingen en een kleinere ecologische voetafdruk.

• Verbetering van de procesbeheersing: VFD's maken nauwkeurige, traploze snelheidsregeling mogelijk, waardoor een betere regeling van debiet, druk, temperatuur of elke andere variabele die de motor regelt mogelijk is. Dit resulteert in een hogere productkwaliteit en een betere processtabiliteit.

• Verminderde mechanische spanning: A Laagspanningsvariabele frequentieaandrijving biedt een zachte start, waardoor de motor geleidelijk op snelheid komt. Dit elimineert de zware mechanische en elektrische schokken die gepaard gaan met "over-the-line" starten, waardoor de levensduur van de motor, tandwielen, riemen en de aangedreven apparatuur wordt verlengd.

• Lagere piekvraag: Door hoge inschakelstroom tijdens het opstarten te elimineren, helpen VFD's faciliteiten bij het beheren van hun totale elektriciteitsvraag, wat kan leiden tot lagere factureringskosten voor nutsvoorzieningen op basis van piekgebruik.

Ontwerp- en selectieoverwegingen

Bij het opgeven van een Laagspanningsvariabele frequentieaandrijving houden ingenieurs rekening met verschillende factoren om optimale prestaties en systeemcompatibiliteit te garanderen:

• Motorvermogen (pk) en spanning: De VFD must be sized to match the motor's nominal voltage and current ratings.

• Behuizingsclassificatie: De VFD's enclosure must be suitable for the operating environment (e.g., NEMA 1 for indoor/clean areas, NEMA 4X for washdown/corrosive areas).

• Controlemethode: Moderne VFD's gebruiken verschillende besturingsalgoritmen, zoals Volt per Hertz (V/Hz) , Sensorloze vectorbesturing (SVC) , of Fluxvectorcontrole , waarbij de laatste twee een betere koppelcontrole bieden, vooral bij lage snelheden.

• Harmonische beperking: De switching process inside the VFD can create electrical harmonics that may distort the power quality of the electrical grid. Selecting a drive with built-in or external harmonic filters is often necessary to comply with power quality standards.

Concluderend: de Laagspanningsvariabele frequentieaandrijving is een onmisbaar stukje industriële technologie, dat als hoeksteen dient voor een energiezuinige werking en nauwkeurige, dynamische procescontrole over het hele spectrum van gemotoriseerde toepassingen.