Aufbau eines zuverlässigen VFD-Systems

Frequenzumrichter (VFDs) sind langsam zur industriellen Norm geworden, um die Leistung von Drehstrommotoren zu steuern . Durch Variieren der Spannung und Frequenz erzielen VFDs eine gleichmäßige und zuverlässige Steuerung von Drehmoment und Drehzahl des Motors. Von Bewegungssteuerungsanwendungen über Lüftungssysteme bis hin zur Schwerindustrie sind VFDs zu einem festen Bestandteil der Industrielandschaft geworden.

Die Gesamteffizienz von VFDs hängt jedoch stark von ihrer Installation und der Qualität der während des Konstruktionsprozesses verwendeten Ausrüstung ab. Der Motor, die Kabel und alle anderen angeschlossenen Geräte sollten vollständig mit den Spezifikationen des zu installierenden Antriebs kompatibel sein.

Wie funktionieren VFDs?

VFDs sind ein wesentlicher Bestandteil der Halbleitertechnologie und wandeln die 3-Phasen-Wechselspannung in eine sinusförmige PWM-Wellenform um, durch die Frequenz und Spannung variiert werden können. Intern bestehen VFDs aus:

• Wechselstrom-zu-Gleichstrom-Wandler
• DC-Bus zum Filtern des Gleichrichterausgangs
• DC-zu-AC-Wechselrichter

Der Wechselrichter ist für einen gleichmäßigen Strom variabler Ausgangsspannung und -frequenz verantwortlich, der dann den Motor antreibt. Um eine zentralisierte Steuerung zu gewährleisten, ist im VFD ein Mikroprozessor installiert, der den Gesamtbetrieb und die Parameter regelt.

Voraussetzungen

Bevor ein VFD in Ihr System integriert werden kann, sollten Sie sich einige Fragen stellen, um sicherzustellen, dass Sie ein Laufwerk mit den richtigen Spezifikationen auswählen :

Was sind die Drehmomentanforderungen der Lasten?

• VFDs haben eine begrenzte Überstromkapazität, daher würden schwere Einheiten eine ausreichend überdimensionierte Einheit erfordern.

Wie viele Motoren steuert der Antrieb?

• Die Spitzenströme aller Motoren sollten berechnet werden, um auf das Worst-Case-Szenario vorbereitet zu sein.

Erfordert die Anwendung eine sofortige Geschwindigkeitsänderung?

• Aufgrund dieser Anforderung kann eine Überdimensionierung des Laufwerks erforderlich sein.

Wird der Motor mit Problemen wie Überhitzung zu kämpfen haben?

• Ein häufiges Problem bei Anwendungen mit reduzierter Drehzahl und konstantem Drehmoment.

Wird die Stromversorgung konstant bleiben?

• Mehrere Industrieeinheiten verwenden Lastabwurf, um Energie zu sparen. Wenn dies der Fall ist, müsste ein Laufwerk mit Backup-Fähigkeit ausgewählt werden.

Sind externe Gehäuse erforderlich?

• Dies hängt von den Bedingungen ab, denen das Laufwerk ausgesetzt ist. Zu viel Staub, Wasser oder andere Chemikalien können die Leistungsfähigkeit eines VFD ernsthaft beeinträchtigen.

Kabelauswahl

Eine Fehlanpassung der Kabel-Motor-Impedanz kann reflektierte Wellen in VFDs verursachen und den Spannungspegel effektiv verdoppeln, was zu beschädigten Kabeln und Komponenten führen kann. Die bevorzugte Lösung ist die Verwendung von XLPE-Kabelisolierung, die solchen reflektierten Wellen widerstehen kann, im Vergleich zu PVC, das in solchen Anwendungen gefährlich ist. Die Verwendung solcher Kabel hat auch andere Vorteile für das VFD-System B. reduzierte Kapazität, die die Lebensdauer des Motors verlängern kann. Die Wärmeisolationseigenschaft stellt auch sicher, dass die durch Koronaverluste erzeugte Wärme andere Geräte nicht beeinträchtigt oder zu Gefahren wie Isolationsschmelzen oder Bränden führt.

Außerdem strahlt ein VFD-Kabel Rauschen ab, das proportional zu der darin variierenden elektrischen Stromstärke ist. Mit zunehmender Länge des Kabels nimmt auch das Rauschen zu, und daher ist eine ordnungsgemäße Abschirmung eines solchen Kabels erforderlich. Wenn es nicht behoben wird, kann das abgestrahlte Rauschen Probleme verursachen, wie z. B. eine kapazitive Kopplung zwischen Motorwicklungen und Rahmen, die sich auf nahe gelegene Geräte wie Thermoelemente, Encoder sowie Kommunikationssignale mit niedrigem Pegel auswirkt.

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