Laagspanningsfrequentieregelaar uitgelegd: hoe het werkt en hoe u er een kiest

Wat is een laagspanningsvariabele frequentieaandrijving?

Een laagspanningsvariabele frequentieaandrijving is een elektronisch apparaat dat wordt gebruikt om de snelheid en het koppel van een AC-motor te regelen door de frequentie en spanning van de elektrische stroom die eraan wordt geleverd aan te passen. De term "laagspanning" verwijst doorgaans naar aandrijvingen die werken onder de 1000 volt, en omvat de overgrote meerderheid van de motoren die worden gebruikt in commerciële gebouwen, fabrieken, waterzuiveringsinstallaties en HVAC-systemen. In plaats van een motor op één vaste snelheid te laten draaien, die wordt bepaald door de frequentie van het elektriciteitsnet, kunnen operators met een laagspanningsvariabele frequentieaandrijving precies de snelheid instellen die nodig is voor een specifieke taak.

Dit niveau van controle vertaalt zich rechtstreeks in energiebesparingen, verminderde mechanische slijtage en een soepelere proceswerking. Daarom zijn deze aandrijvingen standaarduitrusting geworden in zoveel industrieën die afhankelijk zijn van pompen, ventilatoren, transportbanden en compressoren.

Hoe een laagspanningsaandrijving met variabele frequentie de motorsnelheid regelt

In de kern is een Laagspanningsvariabele frequentieaandrijving converteert binnenkomende wisselstroom met vaste frequentie in gelijkstroom en keert deze vervolgens weer om in wisselstroom met een frequentie en spanning gekozen door het besturingssysteem. Door de frequentie te veranderen, verandert de aandrijving direct hoe snel het magnetische veld van de motor roteert, wat op zijn beurt de rotatiesnelheid van de motor verandert.

De gelijkrichter-, DC-bus- en inverterfasen

Binnen de drive verzorgen drie hoofdfasen dit conversieproces. De gelijkrichtertrap zet binnenkomende wisselstroom om in gelijkstroom. De DC-bustrap maakt dit geconverteerde vermogen glad en slaat het op met behulp van condensatoren, die fungeren als buffer tussen invoer en uitvoer. Ten slotte maakt de inverterfase gebruik van halfgeleiderschakelaars, meestal IGBT's, om het gelijkstroomvermogen terug te snijden in een AC-golfvorm met variabele frequentie die de motor op de gewenste snelheid aandrijft.

Pulsbreedtemodulatie en uitvoerkwaliteit

De meeste moderne aandrijvingen gebruiken een techniek die pulsbreedtemodulatie wordt genoemd om de uitgangsgolfvorm vorm te geven, waarbij de omvormer snel wordt in- en uitgeschakeld om een vloeiende sinusgolf te benaderen. Betere PWM-algoritmen produceren een schoner uitgangsvermogen, waardoor de motorverwarming wordt verminderd, de hoorbare ruis wordt verminderd en elektrische interferentie wordt geminimaliseerd die anders gevoelige apparatuur in de buurt zou kunnen beïnvloeden.

Belangrijkste voordelen van het installeren van een laagspanningsfrequentieregelaar

Faciliteiten die overstappen van motorregeling met vast toerental naar aandrijvingen met variabele frequentie zien doorgaans voordelen op verschillende gebieden van de bedrijfsvoering, en niet alleen op het gebied van energieverbruik.

Energiebesparing is doorgaans het meest genoemde voordeel, vooral voor centrifugaalpomp- en ventilatorsystemen, waar het energieverbruik aanzienlijk daalt als de snelheid ook maar enigszins wordt verlaagd, als gevolg van een relatie waarbij de stroomvraag schaalt met de derde macht van het motortoerental.

Gemeenschappelijke toepassingen in verschillende industrieën

Laagspanningsaandrijvingen met variabele frequentie verschijnen op veel meer plaatsen dan de meeste mensen beseffen, en werken vaak stilletjes op de achtergrond van systemen waarmee mensen dagelijks communiceren.

• HVAC-systemen, waarbij aandrijvingen de ventilator- en pompsnelheden aanpassen om te voldoen aan de realtime vraag naar verwarming en koeling van het gebouw
• Water- en afvalwaterzuiveringsinstallaties, waar de pompsnelheid moet variëren met fluctuerende stroomsnelheden gedurende de dag
• Productietransportsystemen, waarbij nauwkeurige snelheidsregeling de productielijnen gesynchroniseerd houdt
• Compressorsystemen in koeling en airconditioning, waarbij variabele snelheid energieverspilling tijdens deellast vermindert
• Lift- en roltrapsystemen, waarbij soepel accelereren en vertragen het comfort en de veiligheid van passagiers verbetert

De juiste schijf voor uw toepassing kiezen

Bij het selecteren van een laagspanningsfrequentieregelaar gaat het niet alleen om het afstemmen van het aantal pk's op uw motor. Verschillende andere factoren beïnvloeden of een schijf betrouwbaar zal presteren in uw specifieke werkomgeving.

• Controleer of de spannings- en stroomwaarden van de omvormer overeenkomen met de specificaties op het typeplaatje van uw motor, met de juiste veiligheidsmarge
• Controleer of de behuizing geschikt is voor uw installatieomgeving, aangezien stoffige of natte locaties behuizingen met een hogere IP-classificatie vereisen
• Evalueer of uw toepassing constante koppelregeling nodig heeft, gebruikelijk bij transportbanden, of variabele koppelregeling, gebruikelijk bij pompen en ventilatoren
• Overweeg ingebouwde communicatieprotocollen als de frequentieregelaar moet worden geïntegreerd met een bestaand gebouwautomatiserings- of SCADA-systeem
• Controleer de harmonische mitigatiefuncties, aangezien slecht gefilterde schijven elektrische ruis kunnen introduceren die andere apparatuur op hetzelfde stroomcircuit beïnvloedt

Voor grotere installaties met meerdere schijven tegelijk is het ook de moeite waard om de harmonische filteropties vooraf met uw leverancier te bespreken, omdat cumulatieve harmonische vervorming over meerdere schijven tot problemen met de netvoedingskwaliteit kan leiden die veel duurder zijn om na de installatie te repareren dan om er vooraf rekening mee te houden.

Beste praktijken voor installatie en onderhoud

Een juiste installatie en doorlopend onderhoud hebben een aanzienlijke invloed op de betrouwbaarheid van een laagspanningsfrequentieregelaar gedurende zijn levensduur. Het overslaan van basisvoorzorgsmaatregelen tijdens de installatie is een van de meest voorkomende oorzaken van voortijdige schijfstoringen.

• Monteer de omvormer op een goed geventileerde locatie, aangezien overmatige warmteontwikkeling de levensduur van interne elektronische componenten verkort
• Gebruik goed afgeschermde motorkabels om elektrische ruis te verminderen en te voorkomen dat de kabelisolatie na verloop van tijd kapot gaat
• Maak de koelventilatoren en luchtfilters regelmatig schoon om een goede interne luchtstroom te behouden
• Controleer de aansluitingen van de aansluitingen regelmatig en draai ze vast, aangezien losse aansluitingen vonken of intermitterende fouten kunnen veroorzaken
• Bewaak de geschiedenis van schijffouten en parameterlogboeken om vroege waarschuwingssignalen op te vangen voordat er een volledige storing optreedt