อธิบายไดรฟ์ AC: วิธีการทำงานของ VFD ประโยชน์ การคัดเลือก และการใช้งาน

หากคุณกำลังอัพเกรดแผงควบคุมมอเตอร์ ไดรฟ์ AC จะกำหนดว่ามอเตอร์ของคุณใช้พลังงานเท่าใด และคุณสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำเพียงใด ในการปรับปรุงโหลดพัดลมและปั๊มหลายครั้ง การติดตั้งครั้งเดียวจะลดการใช้พลังงานลง 20-40% แต่ไดรฟ์จะช่วยประหยัดได้ก็ต่อเมื่อมันตรงกับมอเตอร์ โหลด และสภาพแวดล้อมในการติดตั้งเท่านั้น คู่มือนี้จะอธิบายว่าไดรฟ์ AC คืออะไร วิธีเลือกไดรฟ์ และรายละเอียดการติดตั้งที่มองข้ามได้ง่าย

ไดรฟ์ AC คืออะไร

ไดรฟ์ AC เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์กระแสสลับโดยการเปลี่ยนความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้ เรียกอีกอย่างว่าไดรฟ์ความถี่แปรผันหรือ VFD และในบางอุตสาหกรรมเรียกง่ายๆ ว่าอินเวอร์เตอร์

ชุดขับได้รับแหล่งจ่ายไฟ AC แบบคงที่จากโครงข่ายหรือระบบจำหน่ายโรงงาน และแปลงเป็นเอาต์พุตแบบควบคุม ส่วนประกอบหลักภายใน ได้แก่ วงจรเรียงกระแส บัส DC สเตจอินเวอร์เตอร์ และบอร์ดควบคุม อินเทอร์เฟซผู้ควบคุมเครื่องช่วยให้คุณตั้งค่าความเร็ว ความเร่ง และพารามิเตอร์การป้องกันได้

ไดรฟ์ AC ทำงานอย่างไร

ความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นสัดส่วนกับความถี่ของแรงดันไฟฟ้า ความเร็วซิงโครนัสคำนวณเป็น 120 เท่าของความถี่หารด้วยจำนวนขั้ว เมื่อชุดขับลดความถี่เอาท์พุต มอเตอร์จะช้าลง

แรงดันและความถี่ต้องเปลี่ยนพร้อมกัน การรักษาอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าต่อความถี่ให้คงที่จะรักษาฟลักซ์แม่เหล็กในมอเตอร์ ที่ความเร็วต่ำ ชุดขับเคลื่อนจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเพื่อสร้างแรงบิดสตาร์ทที่เพียงพอ

สองแพลตฟอร์มการควบคุมหลัก

การควบคุม V/f เป็นวิธีแบบวงเปิด โดยจะตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าและความถี่ตามเส้นโค้งที่กำหนดไว้ล่วงหน้า และเรียบง่าย ทนทาน และเหมาะสำหรับการใช้งานพัดลม ปั๊ม และคอมเพรสเซอร์ส่วนใหญ่ การควบคุมเวกเตอร์ใช้อัลกอริธึมวงปิด ซึ่งมักใช้ตัวเข้ารหัส เพื่อควบคุมแรงบิดและความเร็วด้วยความแม่นยำที่สูงกว่ามาก มันถูกใช้กับเครน ลิฟต์ เครื่องอัดรีด และเครื่องมือกลที่โหลดเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

เหตุใดจึงต้องใช้ไดรฟ์ AC

เหตุผลที่สำคัญที่สุดในการใช้ไฟล์ ไดรฟ์เอซี คือการประหยัดพลังงานเมื่อโหลดแบบปรับความเร็วได้ พัดลมแบบแรงเหวี่ยงและปั๊มเป็นไปตามกฎความสัมพันธ์ นั่นคือ กำลังจะเปลี่ยนไปตามความเร็วลูกบาศก์ การลดความเร็วจาก 100 เปอร์เซ็นต์เป็น 80 เปอร์เซ็นต์จะเปลี่ยนกำลังไฟฟ้าเข้าเป็นประมาณ 51 เปอร์เซ็นต์ของค่าเดิม พัดลมขนาด 90 กิโลวัตต์ที่ทำงานที่ความเร็ว 70 เปอร์เซ็นต์จะดึงพลังงานได้ประมาณหนึ่งในสามของพลังงานที่ต้องการด้วยความเร็วสูงสุด และเมื่อเทียบกับการควบคุมแดมเปอร์ โดยทั่วไปแล้วจะประหยัดได้ในช่วง 40-60 เปอร์เซ็นต์

นอกเหนือจากการประหยัดแล้ว ไดรฟ์ยังปรับปรุงความสม่ำเสมอของกระบวนการอีกด้วย เครื่องผสม เครื่องอัดรีด และเครื่องจักรสิ่งทออาศัยความเร็วที่มั่นคงเพื่อรักษาคุณภาพผลิตภัณฑ์ให้ทำซ้ำได้ ในการอัดขึ้นรูป ความเร็วที่แปรผันเล็กน้อยจะสร้างความแตกต่างของความหนาของเส้นจนกลายเป็นวัสดุเหลือทิ้ง คุณลักษณะการเร่งความเร็วแบบควบคุมจะช่วยลดความเครียดทางกลบนสายพาน กระปุกเกียร์ และข้อต่อ ซึ่งช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาและเพิ่มอายุการใช้งานของอุปกรณ์

การสตาร์ทแบบออนไลน์โดยตรงจะดึงกระแสไฟฟ้าของมอเตอร์พิกัดหกถึงแปดเท่า ไดรฟ์จำกัดกระแสไฟกระชากให้ต่ำเพียง 1.5 ถึง 2 เท่าของกระแสไฟปกติ ช่วยลดแรงดันไฟฟ้าตกบนสายโรงงานและแรงกระแทกทางกลต่อเกียร์ สายพาน และเพลา

ประเภทและการใช้งาน

ไดรฟ์ AC มักจะถูกจัดกลุ่มตามแรงดันเอาต์พุต ตัวขับแรงดันต่ำครอบคลุม 200-690 V และใช้สำหรับมอเตอร์ตั้งแต่ไม่กี่ร้อยวัตต์ไปจนถึงประมาณ 500 kW ไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลางครอบคลุม 2.3-11 kV และรองรับมอเตอร์กำลังสูงในช่วงเมกะวัตต์

การใช้งานทางอุตสาหกรรมทั่วไป ได้แก่:

• ปั๊มหอยโข่งและพัดลมในระบบบำบัดน้ำ HVAC และระบบหม้อไอน้ำ
• เครื่องอัดอากาศในโรงงานที่มีแรงดันแปรผันสูง
• เครื่องผสม เครื่องหมุนเหวี่ยง และเครื่องกวนในการแปรรูปทางเคมีและอาหาร
• ลิฟต์ เครนขาสูง และรอกที่ต้องเปลี่ยนความเร็วอย่างราบรื่น
• เครื่องมือกล CNC เครื่องกลึงแนวตั้ง และเครื่องตัดแบบโรตารี่
• เครื่องอัดรีดและเครื่องกลั่นในอุตสาหกรรมยางและพลาสติก

Raynen Technology ยังเผยแพร่โซลูชันการใช้งานสำหรับเครื่องจักรเฉพาะ เช่น การปรับปรุงการประหยัดพลังงานของเครื่องอัดอากาศ ระบบพัดลมหม้อต้มน้ำ เครื่องเป่าลมเติมอากาศบำบัดน้ำเสีย การจ่ายน้ำแรงดันคงที่ และเครื่องอัดรีดแบบสกรู สามารถกำหนดค่าแพลตฟอร์มไดรฟ์เดียวกันให้ตรงกับการออกแบบทางกลเหล่านี้ได้

วิธีการเลือกไดรฟ์ AC

เริ่มจากป้ายชื่อมอเตอร์ ไม่ใช่จากแค็ตตาล็อก อัตรากำลังของชุดขับควรขึ้นอยู่กับกระแสของมอเตอร์มากกว่ากำลังของมอเตอร์ สำหรับโหลดแรงบิดแบบแปรผัน เช่น พัดลมและปั๊ม ตัวขับมักจะมีขนาดเท่ากับมอเตอร์ สำหรับโหลดแรงบิดคงที่ ให้เว้นระยะขอบหนึ่งหรือสองขนาดชุดขับไว้เหนือพิกัดมอเตอร์

คุณลักษณะแรงบิดในการโหลดเป็นสิ่งแรกที่ต้องระบุ โหลดแรงบิดแปรผันมีแรงบิดที่เพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็ว โหลดแรงบิดคงที่จะให้แรงบิดเท่ากันตลอดช่วงความเร็ว และโหลดกำลังคงที่จะลดแรงบิดเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น

ปัจจัยอื่นๆ ได้แก่ อุณหภูมิโดยรอบ ระดับความสูง และประเภทของกล่องหุ้ม ไดรฟ์ส่วนใหญ่จะถูกลดอุณหภูมิที่สูงกว่า 40 องศาเซลเซียสและที่ระดับความสูงมากกว่า 1,000 ม. หากสายเคเบิลมอเตอร์ยาวเกิน 50 ม. ให้สอบถามเกี่ยวกับเอาท์พุตรีแอคเตอร์เพื่อป้องกันขดลวดมอเตอร์จากแรงดันไฟกระชากที่สะท้อนกลับ

หากจำเป็นต้องตรวจสอบไดรฟ์จาก PLC หรือ SCADA ให้ตรวจสอบว่ามีอินเทอร์เฟซการสื่อสารใดบ้าง สภาพแวดล้อมที่มีฝุ่น ชื้น หรือรุนแรงทางเคมี จำเป็นต้องมีระดับการป้องกันน้ำเข้าที่สูงขึ้น หรือมีตู้ที่เหมาะสม

ข้อควรพิจารณาในการติดตั้งและการจัดซื้อจัดจ้าง

ความเพี้ยนของฮาร์มอนิกเป็นปัญหาทั่วไปเมื่อไดรฟ์หลายตัวป้อนจากหม้อแปลงตัวเดียวกัน การเพิ่มเครื่องปฏิกรณ์แบบเส้นหรือโช้ค DC ช่วยลดความผิดเพี้ยนของกระแสไฟ และโดยปกติแล้วเป็นวิธีที่ใช้ต้นทุนต่ำเพื่อให้เป็นไปตามขีดจำกัดคุณภาพไฟฟ้าในท้องถิ่น

การเบรก: หากโหลดสามารถยกเครื่องมอเตอร์ได้ เช่น เครนที่กำลังลดโหลด หรือสายพานลำเลียงหยุดโดยมีภาระหนัก คุณจะต้องมีตัวต้านทานการเบรกแบบไดนามิกหรือยูนิตสร้างใหม่

อย่าลืมเอกสารและการสนับสนุนหลังการขาย ขอคู่มือผู้ใช้ แบบไฟฟ้า และซอฟต์แวร์การตั้งค่าในภาษาที่ช่างเทคนิคของคุณใช้ Raynen Technology เผยแพร่เนื้อหาเหล่านี้ใน ศูนย์ดาวน์โหลด . หากซัพพลายเออร์ไดรฟ์ไม่ได้จัดเตรียมรายการเหล่านี้ไว้ล่วงหน้า คุณจะเสี่ยงต่อเวลาในการทดสอบการใช้งานที่นานขึ้นและค่าซ่อมที่สูงขึ้นในภายหลัง สำหรับมอเตอร์และโหลดเฉพาะ การสนับสนุนด้านเทคนิค หน้าเป็นสถานที่ที่เหมาะสมในการยืนยันขนาดไดรฟ์และความเข้ากันได้ก่อนสั่งซื้อ

ไดรฟ์ Raynen สำหรับการใช้งาน AC อุตสาหกรรม

Raynen Technology แบรนด์ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมที่อยู่เบื้องหลัง raynendrive.com ออกแบบและผลิตไดรฟ์ AC ควบคู่ไปกับซอฟต์สตาร์ท ระบบเซอร์โว PLC และอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร บริษัทก่อตั้งขึ้นในปี 2550 และจดทะเบียนในตลาดหลักทรัพย์เซี่ยงไฮ้ กลุ่มผลิตภัณฑ์มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ครอบคลุมชั้นการควบคุม การขับเคลื่อน และการทำงานของเครื่องจักรที่สมบูรณ์

สำหรับการใช้งานพัดลม ปั๊ม และสิ่งทอแรงดันต่ำมาตรฐาน ไดรฟ์อัจฉริยะ RVE21 มอบโซลูชันขนาดกะทัดรัดและใช้งานง่ายพร้อมการตั้งค่าพารามิเตอร์ที่ตรงไปตรงมา เมื่อกระบวนการต้องการการควบคุมความเร็วและแรงบิดที่แม่นยำ ระบบขับเคลื่อนเวกเตอร์ RVE32 จะให้ประสิทธิภาพแบบวงปิดสำหรับเครน ลิฟต์ เครื่องผสม และเครื่องมือกล สำหรับมอเตอร์กำลังสูงในการจ่ายน้ำและบริการปิโตรเคมี ซีรีส์ RVE1000 รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้าปานกลางสูงถึง 11 kV

แค็ตตาล็อกของบริษัทยังรวมถึงซอฟต์สตาร์ทเตอร์แรงดันต่ำและแรงดันปานกลาง, PLC, HMI, เซอร์โวมอเตอร์ และเซอร์โวไดรฟ์ ความกว้างนี้มีความสำคัญด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรก คุณสามารถรับการสนับสนุนด้านวิศวกรรมอย่างสม่ำเสมอจากซัพพลายเออร์รายเดียว ประการที่สอง สามารถรวมไดรฟ์เข้ากับระบบควบคุมที่สมบูรณ์ซึ่งรวมถึง PLC และ HMI ซึ่งช่วยให้การทดสอบเดินเครื่องเร็วขึ้น

RVE21 ไดรฟ์ AC แรงดันต่ำอัจฉริยะสำหรับมอเตอร์ 55-200 kW ซีรีส์ RVE21 มีช่วงแรงดันไฟฟ้าที่กว้างและความสามารถในการโอเวอร์โหลดสูงสุดถึง 200% พร้อมแผงป้องกันที่ถอดออกได้สำหรับการติดตั้งแบบเคียงข้างกัน การออกแบบทางเดินหายใจที่เป็นอิสระช่วยให้มั่นใจได้ถึงการระบายความร้อนที่เชื่อถือได้ ทำให้เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าสำหรับการใช้งานร่วมกับระบบ PLC และ HMI ดูผลิตภัณฑ์ →

ตัวขับ AC แบบเวกเตอร์ RVE32 สำหรับการใช้งานกำลังสูงสูงถึง 800 kW ซีรีส์ RVE32 มีการควบคุมเวกเตอร์แบบไร้เซ็นเซอร์และการปรับพารามิเตอร์ลูปอัตโนมัติ โดยไม่จำเป็นต้องแก้ไขจุดบกพร่อง มีจำหน่ายทั้งแบบเปลือกพลาสติกหรือเหล็กที่มีมาตรฐาน Modbus ซึ่งเหมาะกับความต้องการพลังงานสูงตั้งแต่ 250 ถึง 800 kW พร้อมจอแสดงผลแบบ Dual-line ดูผลิตภัณฑ์ →

ไดรฟ์ AC แรงดันปานกลาง RVE1000 สำหรับการควบคุมมอเตอร์แรงดันสูงโดยตรง ซีรีส์ RVE1000 ใช้การเรียงซ้อน H-bridge แบบหลายขั้นตอนสำหรับการซ้อนแรงดันไฟฟ้าและการควบคุม ARM/DSP ช่วยให้สามารถขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าแรงสูงได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้ตัวกรอง ออกแบบมาสำหรับการควบคุม Master-Slave ของสายพานลำเลียง โดยให้บริการในอุตสาหกรรมเคมี การยก เครื่องอัดอากาศ และอุตสาหกรรมเหล็ก ดูผลิตภัณฑ์ →

ไดรฟ์ AC ที่เหมาะสมช่วยประหยัดพลังงาน ปรับปรุงความเสถียรของกระบวนการ และปกป้องมอเตอร์และอุปกรณ์ดาวน์สตรีม เลือกจากแผ่นป้ายชื่อมอเตอร์ ยืนยันประเภทโหลด และตรวจสอบข้อกำหนดด้านสภาพแวดล้อมและการสื่อสาร หากคุณมีแอปพลิเคชันเฉพาะ ให้ใช้ทีมสนับสนุนด้านเทคนิคของ Raynen เพื่อยืนยันขนาดและชุดเอกสารที่ครบถ้วนก่อนที่คุณจะสั่งซื้อ