ไดรฟ์ความถี่แปรผันแรงดันต่ำ: ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้ก่อนซื้อหรือติดตั้ง

ไดรฟ์ความถี่ตัวแปรแรงดันต่ำทำหน้าที่อะไรได้จริง

ไดรฟ์ความถี่แปรผันแรงดันต่ำ - โดยทั่วไปเรียกสั้น ๆ ว่า LV VFD - เป็นอุปกรณ์ควบคุมพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์เหนี่ยวนำไฟฟ้ากระแสสลับโดยการเปลี่ยนความถี่และแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟที่ส่งไป แทนที่จะเดินมอเตอร์ด้วยความเร็วคงที่ซึ่งกำหนดโดยความถี่กริด (50 Hz หรือ 60 Hz ขึ้นอยู่กับภูมิภาคของคุณ) VFD แรงดันต่ำช่วยให้คุณหมุนความเร็วของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำ ตั้งแต่ใกล้ศูนย์ไปจนถึงความเร็วเต็ม และบางครั้งก็เกินกว่านั้น

การกำหนด "แรงดันไฟฟ้าต่ำ" หมายถึงช่วงแรงดันไฟฟ้าในการทำงาน ซึ่งโดยทั่วไปจะต่ำกว่า 1,000V AC โดยพิกัดทางอุตสาหกรรมที่พบบ่อยที่สุดคือ 208V, 230V, 380V, 400V, 460V และ 480V สิ่งนี้ทำให้ไดรฟ์ LV แตกต่างจาก VFD แรงดันไฟฟ้าปานกลาง ซึ่งทำงานสูงกว่า 1,000V และใช้ในการใช้งานขนาดใหญ่และเฉพาะทางมากขึ้น เช่น คอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่ ระบบขับเคลื่อนเรือ และสถานีสูบน้ำระดับสาธารณูปโภค การใช้งานควบคุมมอเตอร์เชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จัดอยู่ในประเภทแรงดันไฟฟ้าต่ำ

โดยแก่นแท้ของมันคือก ไดรฟ์ความถี่ตัวแปรแรงดันต่ำ ทำงานผ่านกระบวนการสามขั้นตอน: ขั้นแรกจะแปลงไฟ AC ขาเข้าเป็น DC ผ่านสเตจเรกติไฟเออร์ ปรับ DC นั้นให้เรียบผ่านบัส DC พร้อมตัวเก็บประจุ จากนั้นแปลงกลับเป็นเอาต์พุต AC ความถี่แปรผันโดยใช้ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์เกตแบบหุ้มฉนวน (IGBT) เอาต์พุตนี้จะเลียนแบบกำลังไฟฟ้ากระแสสลับที่ความถี่ใดก็ตามที่คุณสั่ง ซึ่งมอเตอร์จะอ่านเป็นความเร็วการหมุนที่สอดคล้องกัน

สถานที่ที่ใช้ VFD แรงดันต่ำและเหตุใดจึงแพร่หลายมาก

ไดรฟ์ความถี่แปรผันแรงดันต่ำปรากฏในอุตสาหกรรมและการใช้งานที่หลากหลาย ความสามารถในการควบคุมความเร็วมอเตอร์อย่างแม่นยำพร้อมทั้งลดการใช้พลังงานได้อย่างมาก ทำให้เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีอิทธิพลมากที่สุดในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ เมื่อคุณเข้าใจสิ่งที่พวกเขาทำ คุณจะเริ่มมองเห็นโอกาสสำหรับพวกเขาเกือบทุกที่ที่ใช้มอเตอร์ AC

พื้นที่ใช้งานทั่วไป ได้แก่:

• ระบบปรับอากาศ: พัดลม หน่วยจัดการอากาศ พัดลมคูลลิ่งทาวเวอร์ และคอมเพรสเซอร์เครื่องทำความเย็น เป็นกลุ่มผู้บริโภคพลังงานไฟฟ้ารายใหญ่ที่สุดรายเดียวในอาคารพาณิชย์ ไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้ช่วยให้ระบบเหล่านี้จับคู่การไหลเวียนของอากาศและเอาต์พุตการทำความเย็นอย่างแม่นยำตามความต้องการแบบเรียลไทม์ แทนที่จะเปิดและปิดด้วยกำลังสูงสุด
• ระบบสูบน้ำ: น้ำประปา การบำบัดน้ำเสีย การชลประทาน การจัดการของเหลวในกระบวนการ และระบบดับเพลิง ล้วนใช้ปั๊มหอยโข่งซึ่งได้รับประโยชน์มหาศาลจากการควบคุมความเร็วแบบแปรผัน เนื่องจากการใช้พลังงานของปั๊มเป็นไปตามกฎลูกบาศก์ การลดความเร็วเพียง 20% จะลดการดึงพลังงานลงเกือบ 50%
• การลำเลียงและการขนถ่ายวัสดุ: สายการผลิต คลังสินค้า และการดำเนินการบรรจุภัณฑ์ใช้ LV VFD เพื่อซิงโครไนซ์ความเร็วของสายพานลำเลียง ช่วยให้สามารถเร่งผลิตภัณฑ์ได้อย่างราบรื่น และป้องกันแรงกระแทกทางกลที่ทำให้ส่วนประกอบของสายพานและไดรฟ์ทำงานล้มเหลว
• คอมเพรสเซอร์: คอมเพรสเซอร์ทั้งแบบลูกสูบและแบบสกรูในระบบอัดอากาศทางอุตสาหกรรมได้รับประโยชน์จากการควบคุม VFD ซึ่งจับคู่แรงดันเอาต์พุตและปริมาตรให้ตรงกับความต้องการที่แท้จริง แทนที่จะทำงานที่ความจุคงที่โดยมีการควบคุมปริมาณหรือบายพาสของเสีย
• เครื่องมือกลและอุปกรณ์ CNC: สปินเดิลไดรฟ์ แกนฟีด และระบบเสริมในแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ เครื่องกลึง และเครื่องกัดใช้ VFD แรงดันต่ำเพื่อให้สามารถควบคุมความเร็วที่ตั้งโปรแกรมได้แม่นยำและโปรไฟล์การเร่งความเร็วที่ราบรื่น
• การแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม: เครื่องผสม เครื่องอัดรีด สายการบรรจุขวด และระบบทำความเย็นต้องการมอเตอร์ไดรฟ์ที่เชื่อถือได้ ทำความสะอาดได้ และควบคุมได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นพื้นที่ที่ LV VFD ที่มีระดับการป้องกันที่เหมาะสม (IP54 หรือสูงกว่า) เป็นเลิศ

ข้อมูลจำเพาะหลักที่ต้องทำความเข้าใจก่อนเลือก LV VFD

การเลือกไดรฟ์ความถี่ตัวแปรที่ไม่ถูกต้องสำหรับแอพพลิเคชันถือเป็นข้อผิดพลาดทั่วไปและมีค่าใช้จ่ายสูง เอกสารข้อมูลสำหรับ LV VFD ใดๆ มีพารามิเตอร์หลายสิบตัว แต่ชุดข้อกำหนดเฉพาะที่สำคัญที่สุดสำหรับการเลือกที่ถูกต้อง การทำความเข้าใจสิ่งเหล่านี้ก่อนที่คุณจะพูดคุยกับซัพพลายเออร์หรือสั่งซื้อจะช่วยประหยัดเวลาได้มากและป้องกันการใช้งานที่ผิด

แรงดันไฟฟ้าขาเข้าและเฟส

LV VFD มีให้เลือกทั้งกำลังไฟฟ้าอินพุตเฟสเดียว (1Ø) และสามเฟส (3Ø) โดยทั่วไปแล้วไดรฟ์อินพุตเฟสเดียวจะมีกำลังสูงถึงประมาณ 3–5 kW และใช้ในการใช้งานเชิงพาณิชย์หรือที่อยู่อาศัยสำหรับงานเบา ไดรฟ์อินพุตสามเฟสครอบคลุมช่วงทั้งหมดตั้งแต่เศษส่วนกิโลวัตต์ไปจนถึงหลายร้อยกิโลวัตต์ และเป็นมาตรฐานสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม ตรวจสอบเสมอว่าแหล่งจ่ายไฟที่มีอยู่ของคุณคือ 208V, 230V, 380V, 400V หรือ 480V — ไดรฟ์จะต้องได้รับการจัดอันดับสำหรับแรงดันไฟฟ้าอินพุตเฉพาะของคุณ

อัตรากำลังขับ (kW หรือ HP)

อัตรากำลังเอาท์พุตของชุดขับต้องตรงกันหรือเกินกว่ากำลังพิกัดของมอเตอร์ที่ควบคุม อย่างไรก็ตาม การกำหนดขนาดที่ถูกต้องมีมากกว่าการจับคู่ป้ายชื่อกิโลวัตต์ คุณยังต้องคำนึงถึงประเภทโหลดด้วย โดย VFD ที่ขับเคลื่อนปั๊มแรงเหวี่ยง (โหลดแรงบิดแบบแปรผัน) มักจะสามารถปรับขนาดได้ที่ HP พิกัดของมอเตอร์ ในขณะที่ VFD ที่ขับเคลื่อนเครื่องบดหรือรอก (แรงบิดคงที่หรือแรงบิดที่แยกออกสูง) อาจต้องมีขนาดใหญ่กว่าปกติด้วยขนาดเฟรมเดียวเพื่อรองรับความต้องการกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในระหว่างการสตาร์ทและจุดสูงสุดของโหลด

อัตรากระแสไฟขาออก

กระแสไฟ ไม่ใช่พลังงาน คือสิ่งที่เน้นย้ำถึง IGBT และระบบการจัดการความร้อนของ VFD ตรวจสอบพิกัดกระแสเอาท์พุตต่อเนื่องของชุดขับกับค่าแอมแปร์เต็มโหลด (FLA) ของมอเตอร์เสมอ สำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง ให้ตรวจสอบความจุกระแสไฟเกินของไดรฟ์ — โดยทั่วไปจะแสดงเป็น 110% หรือ 150% เป็นเวลา 60 วินาที ซึ่งช่วยป้องกันการโหลดที่เพิ่มขึ้นชั่วคราวโดยไม่สะดุดกระแสไฟเกิน

ความถี่การสลับ (ความถี่ของผู้ให้บริการ)

ความถี่พาหะที่สวิตช์ IGBT ทำงาน โดยทั่วไปคือ 2–16 kHz ส่งผลต่อสัญญาณรบกวนของมอเตอร์ ความร้อนของมอเตอร์ และโหลดความร้อนของไดรฟ์ ความถี่พาหะที่สูงกว่าจะสร้างรูปคลื่นเอาท์พุตที่นุ่มนวลและเงียบกว่าอย่างที่มอเตอร์ "ชอบ" แต่สร้างความร้อนภายในตัวขับเคลื่อนมากขึ้น ไดรฟ์จำนวนมากอนุญาตให้ปรับความถี่พาหะในการทดสอบการทำงานเพื่อให้ประสิทธิภาพเสียงสมดุลกับอุณหภูมิของไดรฟ์ ซึ่งบางครั้งจำเป็นต้องลดกระแสเอาท์พุตที่การตั้งค่าที่สูงขึ้น

ระดับการป้องกัน (ตู้ IP หรือ NEMA)

กล่องหุ้มของไดรฟ์ต้องเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมการติดตั้ง IP20 หรือ NEMA 1 เป็นที่ยอมรับสำหรับแผงควบคุมภายในอาคารที่สะอาด IP54 หรือ NEMA 12 เหมาะกับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีฝุ่นหรือเปียกเล็กน้อย จำเป็นต้องมี IP65 หรือ NEMA 4 สำหรับการติดตั้งแบบล้างทำความสะอาดหรือภายนอกอาคาร การติดตั้งไดรฟ์ IP20 ในสภาพแวดล้อมที่ต้องใช้ IP54 จะส่งผลให้เกิดความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับการปนเปื้อน การรับประกันถือเป็นโมฆะ และอันตรายด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้น

วิธีปรับขนาดไดรฟ์ความถี่ตัวแปรแรงดันต่ำอย่างถูกต้อง

การกำหนดขนาดที่เหมาะสมของไดรฟ์ AC แรงดันต่ำเป็นกระบวนการที่เป็นระบบ ไม่ใช่การค้นหาง่ายๆ ทำตามขั้นตอนเหล่านี้เพื่อให้ได้ตัวเลือกที่เชื่อถือได้:

• ระบุข้อมูลแผ่นป้ายของมอเตอร์: รวบรวมกำลังพิกัดของมอเตอร์ (kW หรือ HP) แรงดันไฟฟ้า แอมป์เต็มโหลด (FLA) ความเร็ว (RPM) ความถี่ (Hz) และปัจจัยการบริการ สิ่งเหล่านี้เป็นอินพุตพื้นฐานสำหรับการเลือกไดรฟ์
• จำแนกประเภทของโหลด: แรงบิดแปรผัน (พัดลม ปั๊มแรงเหวี่ยง) แรงบิดคงที่ (สายพานลำเลียง ปั๊มดิสเพลสเมนต์เชิงบวก เครื่องผสม) หรือแรงบิดแรงเฉื่อยสูง/แรงบิดแยกตัวสูง (เครื่องบด รอก เครื่องหมุนเหวี่ยง) ประเภทการบรรทุกจะกำหนดข้อกำหนดในการโอเวอร์โหลดและจะเพิ่มขนาดหรือไม่
• ตรวจสอบกระแสเอาท์พุตของชุดขับเทียบกับมอเตอร์ FLA: กระแสไฟฟ้าเอาท์พุตต่อเนื่องที่กำหนดของชุดขับจะต้องเท่ากับหรือมากกว่า FLA ของมอเตอร์ สำหรับแรงบิดที่คงที่ ให้ใช้ชุดขับที่มีพิกัดโอเวอร์โหลด 150% สำหรับโหลดแรงบิดแบบแปรผัน โดยทั่วไปความจุเกิน 110% ก็เพียงพอแล้ว
• บัญชีสำหรับการลดพิกัดความยาวสายเคเบิล: สายเคเบิลมอเตอร์ขนาดยาว (มากกว่า 50 เมตร) จะเพิ่มการสะท้อนแรงดันไฟฟ้าและกระแสการชาร์จแบบคาปาซิทีฟ ลดค่าไดรฟ์ ใช้เอาท์พุตรีแอคเตอร์ หรือเลือกไดรฟ์ที่มีตัวกรอง dV/dt ในตัวสำหรับการติดตั้งสายเคเบิลยาว
• พิจารณาการลดอุณหภูมิโดยรอบ: LV VFD ส่วนใหญ่ได้รับการจัดอันดับสำหรับเอาต์พุตเต็มที่อุณหภูมิแวดล้อม 40°C นอกเหนือจากนั้น กระแสไฟเอาท์พุตจะต้องถูกลดพิกัด โดยทั่วไปคือ 1–3% ต่อองศาเซลเซียสที่สูงกว่าค่าอุณหภูมิแวดล้อมที่กำหนด ในห้องควบคุมที่มีอุณหภูมิสูงหรือพื้นที่ปิดกลางแจ้ง อาจต้องเลือกเฟรมไดรฟ์ที่ใหญ่ขึ้น
• ตรวจสอบการลดระดับความสูงหากมี: ความหนาแน่นของอากาศลดลงตามระดับความสูง ทำให้ประสิทธิภาพการทำความเย็นลดลง สูงกว่า 1,000 เมตร (ประมาณ 3,300 ฟุต) ผู้ผลิตส่วนใหญ่ต้องการการลดพิกัด ตรวจสอบเส้นโค้งการแก้ไขความสูงของไดรฟ์ในเอกสารทางเทคนิค

การเปรียบเทียบโหมดควบคุม VFD แรงดันต่ำ

ไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้แรงดันต่ำสมัยใหม่มีโหมดการควบคุมหลายโหมด แต่ละโหมดเหมาะกับความต้องการใช้งานที่แตกต่างกัน การทำความเข้าใจความแตกต่างจะช่วยให้คุณเลือกทั้งไดรฟ์ที่ถูกต้องและกำหนดค่าได้อย่างถูกต้องระหว่างการทดสอบการใช้งาน

สำหรับการใช้งานปั๊มและพัดลมส่วนใหญ่ การควบคุม V/Hz นั้นเพียงพอและง่ายต่อการใช้งาน การควบคุมเวกเตอร์แบบวงรอบเปิดเป็นแนวทางหลักสำหรับสายพานลำเลียงอุตสาหกรรมทั่วไปและการใช้งานในกระบวนการ ซึ่งแรงบิดความเร็วต่ำที่ดีกว่าและการควบคุมความเร็วที่เข้มงวดยิ่งขึ้น เวกเตอร์วงปิดและ DTC สงวนไว้สำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้องการตำแหน่งที่แม่นยำ แรงบิดเริ่มต้นสูงที่ความเร็วเป็นศูนย์ หรือการตอบสนองโหลดแบบไดนามิกในช่วงมิลลิวินาที

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการติดตั้งสำหรับไดรฟ์ความถี่แปรผันแรงดันต่ำ

การติดตั้งที่ไม่ถูกต้องเป็นสาเหตุให้เกิดความล้มเหลวของ LV VFD และปัญหาด้านประสิทธิภาพการทำงานในภาคสนามเป็นจำนวนมาก การปฏิบัติตามแนวทางการติดตั้งเหล่านี้ช่วยลดความเสี่ยงของการเดินทางที่น่ารำคาญ ความล้มเหลวของส่วนประกอบก่อนเวลาอันควร และการรบกวนที่เกี่ยวข้องกับ EMI กับอุปกรณ์โดยรอบได้อย่างมาก

การต่อสายดินและการป้องกัน

การต่อสายดินที่เหมาะสมไม่สามารถต่อรองได้กับการติดตั้ง VFD ขั้วต่อ PE (สายดินป้องกัน) ของไดรฟ์ต้องเชื่อมต่อกับกราวด์ความต้านทานต่ำโดยใช้ตัวนำสั้นและหนา ซึ่งถ้าจะให้ดี จะเป็นแถบกราวด์เฉพาะในแผง แทนที่จะต่อกราวด์แบบสายโซ่เดซี่ผ่านอุปกรณ์อื่นๆ ใช้สายเคเบิลมอเตอร์แบบมีชีลด์โดยที่ชีลด์เข้าปลายทั้งขั้วเอาต์พุตของไดรฟ์และกล่องขั้วต่อมอเตอร์โดยใช้เคเบิลแกลนด์ EMC 360 องศา ไม่ใช่ผมเปีย การยุติผมเปียจะลดประสิทธิภาพของการป้องกัน EMI ความถี่สูงลงอย่างมาก

การกำหนดเส้นทางสายเคเบิลและการแยก

ห้ามเดินสายมอเตอร์ขนานกับสายสัญญาณควบคุมหรือสายสื่อสารในถาดสายเคเบิลหรือท่อร้อยสายเดียวกัน สัญญาณรบกวนการสลับความถี่สูงบนสายเคเบิลมอเตอร์จะจับคู่กับการเดินสายสัญญาณระดับต่ำ และทำให้เกิดพฤติกรรมที่ไม่แน่นอนในเซ็นเซอร์, PLC และเครือข่ายการสื่อสาร รักษาระยะห่างทางกายภาพอย่างน้อย 200 มม. (8 นิ้ว) หรือเดินสายเคเบิลที่จุดตัด 90 องศา ซึ่งไม่สามารถแยกได้ สายไฟอินพุต สายมอเตอร์ และสายควบคุมควรอยู่ในท่อร้อยสายหรือถาดแยกจากกัน

เครื่องปฏิกรณ์สายอินพุตและตัวกรองเอาต์พุต

เครื่องปฏิกรณ์สายอินพุต (หรือที่เรียกว่าโช้คสาย AC) ปกป้องไดรฟ์จากแรงดันไฟกระชากและภาวะชั่วคราวบนเครือข่ายจ่ายไฟ ขณะเดียวกันก็ลดการฉีดกระแสฮาร์มอนิกกลับเข้าไปในแหล่งจ่ายด้วย ขอแนะนำอย่างยิ่งเมื่อใดก็ตามที่หม้อแปลงจ่ายไฟมีค่าน้อยกว่า 10 เท่าของพิกัด kVA ของไดรฟ์ หรือเมื่อแหล่งจ่ายไฟทราบปัญหาคุณภาพไฟฟ้า แนะนำให้ใช้เครื่องปฏิกรณ์ dV/dt เอาท์พุตหรือตัวกรองคลื่นไซน์สำหรับสายเคเบิลมอเตอร์ที่มีความยาวมากกว่า 50 เมตร สำหรับมอเตอร์รุ่นเก่าหรือที่ไม่มีพิกัดอินเวอร์เตอร์ และสำหรับการใช้งานที่ฉนวนของมอเตอร์มีอายุการใช้งานยาวนานเป็นสิ่งสำคัญ

การระบายอากาศและการจัดการความร้อน

VFD สร้างความร้อน — โดยทั่วไป 2–3% ของพลังงานพิกัดเป็นการสูญเสียความร้อน — และต้องมีการไหลเวียนของอากาศที่เพียงพอเพื่อให้อยู่ภายในขีดจำกัดอุณหภูมิในการทำงาน ปฏิบัติตามข้อกำหนดระยะห่างขั้นต่ำของผู้ผลิตด้านบน ด้านล่าง และด้านข้างไดรฟ์ (โดยทั่วไปคือด้านบนและด้านล่าง 100 มม. และด้านข้าง 50 มม.) อย่าติดตั้งไดรฟ์ในกล่องปิดสนิทโดยไม่คำนวณภาระความร้อน และจัดให้มีการระบายอากาศแบบบังคับหรือตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ไดรฟ์ที่ทำงานเป็นประจำใกล้ขีดจำกัดทางความร้อนจะมีอายุการใช้งานของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า — และอายุการใช้งานโดยรวม — จะลดลงอย่างมาก

ศักยภาพในการประหยัดพลังงาน: ตัวเลขที่แท้จริงเบื้องหลังประสิทธิภาพ LV VFD

การประหยัดพลังงานที่สามารถทำได้ด้วยไดรฟ์ความถี่แปรผันแรงดันไฟฟ้าต่ำถือเป็นเหตุผลที่น่าสนใจที่สุดสำหรับการลงทุน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานปั๊มและพัดลมที่อยู่ภายใต้กฎหมายความสัมพันธ์ กฎทางกายภาพเหล่านี้ระบุว่าการไหลแปรผันเชิงเส้นตามความเร็ว ความดันแปรผันตามกำลังสองของความเร็ว และกำลังแปรผันตามกำลังสามของความเร็ว

ในทางปฏิบัติ มอเตอร์ปั๊มขนาด 75 กิโลวัตต์ที่ทำงานที่ความเร็ว 80% แทนที่จะใช้ความเร็วเต็มที่จะกินไฟเพียงประมาณ 38 กิโลวัตต์ ซึ่งประหยัดพลังงานได้ 37 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง ในราคาไฟฟ้าที่ไม่แพง ระยะเวลาคืนทุนสำหรับการลงทุน VFD ในการใช้งานดังกล่าวมักจะไม่เกินสองปี และมักจะต่ำกว่าสิบสองเดือนในการใช้งานที่มอเตอร์ทำงานอย่างต่อเนื่องที่โหลดบางส่วน การผสมผสานของการประหยัดพลังงาน การสึกหรอทางกลที่ลดลง และอายุการใช้งานของมอเตอร์ที่ยาวนานขึ้น ทำให้ ROI case สำหรับ VFD แรงดันต่ำเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่แข็งแกร่งที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบัน

ข้อผิดพลาด สาเหตุ และการแก้ไขปัญหาทั่วไปสำหรับไดรฟ์ความถี่ตัวแปร LV

แม้แต่ไดรฟ์ AC แรงดันต่ำที่ได้รับการคัดเลือกอย่างดีและติดตั้งอย่างถูกต้องก็ยังอาจสะดุดข้อผิดพลาดในบางครั้ง การทำความเข้าใจรหัสความผิดปกติที่พบบ่อยที่สุดและสาเหตุของปัญหาจะช่วยเพิ่มความเร็วในการแก้ไขปัญหาและลดเวลาหยุดทำงานได้อย่างมาก VFD ที่ทันสมัยส่วนใหญ่จะบันทึกประวัติข้อผิดพลาดด้วยการประทับเวลา ซึ่งมีคุณค่าอย่างยิ่งในการระบุว่าข้อผิดพลาดเกิดขึ้นแบบสุ่มหรือเกิดขึ้นซ้ำอย่างเป็นระบบ

• ข้อผิดพลาดกระแสเกิน (OC): กระแสไฟเอาท์พุตของไดรฟ์เกินขีดจำกัดการเดินทาง สาเหตุ ได้แก่ ทางลาดเร่งความเร็วเร็วเกินไป การอุดตันทางกลไกหรือการติดขัด การป้อนข้อมูลมอเตอร์ไม่ถูกต้อง หรือ IGBT ที่ล้มเหลว ขั้นแรกให้ตรวจสอบว่าเวลาเร่งความเร็วเพียงพอสำหรับความเฉื่อยของโหลด จากนั้นตรวจสอบว่าได้ตั้งโปรแกรมพารามิเตอร์ของมอเตอร์ไว้อย่างถูกต้อง
• ข้อผิดพลาดของแรงดันไฟฟ้าเกิน (OV): แรงดันไฟ DC บัสเกินขีดจำกัดที่ปลอดภัย สิ่งนี้มักจะเกิดขึ้นในระหว่างการชะลอตัวเมื่อพลังงานที่สร้างใหม่ของมอเตอร์ไม่สามารถกระจายออกไปได้ โซลูชันต่างๆ ได้แก่ การขยายเวลาทางลาดลดความเร็ว การเพิ่มตัวต้านทานการเบรกแบบไดนามิก หรือการอัพเกรดเป็นไดรฟ์แบบจ่ายพลังงานใหม่หากจำเป็นต้องเบรกบ่อยครั้ง
• ความผิดพลาดของแรงดันตก (UV): แรงดันไฟ DC บัสลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ขั้นต่ำ สาเหตุได้แก่ แรงดันไฟฟ้าตก ฟิวส์อินพุตขาด การเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟหลวม หรือวงจรเรียงกระแสอินพุตทำงานผิดปกติ ตรวจสอบคุณภาพแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วอินพุตของไดรฟ์ภายใต้สภาวะโหลด
• ความผิดปกติของอุณหภูมิที่สูงเกินไป (OH): ฮีทซิงค์ของไดรฟ์หรืออุณหภูมิภายในเกินขีดจำกัด สาเหตุ ได้แก่ การระบายอากาศไม่เพียงพอ พัดลมระบายความร้อนถูกปิดกั้น อุณหภูมิแวดล้อมสูง หรือการทำงานที่ความถี่พาหะสูงโดยไม่มีการลดพิกัด ทำความสะอาดครีบฮีทซิงค์และตรวจดูว่ามีช่องว่างการไหลเวียนของอากาศอยู่
• ข้อผิดพลาดกราวด์ (GF): ข้อผิดพลาด: มีเส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำจากเฟสมอเตอร์ลงกราวด์ ซึ่งมักจะบ่งบอกถึงฉนวนของสายเคเบิลมอเตอร์ที่เสียหาย ขดลวดมอเตอร์ล้มเหลว หรือมีความชื้นซึมเข้าไปที่ปลายสายเคเบิล ถอดสายเคเบิลมอเตอร์ออกและทดสอบเมกเกอร์ทั้งสายเคเบิลและฉนวนขดลวดมอเตอร์ลงกราวด์ก่อนเชื่อมต่อใหม่
• ข้อผิดพลาดในการสื่อสาร: ไดรฟ์สูญเสียการสื่อสารกับระบบ PLC หรือ SCADA ตรวจสอบการเชื่อมต่อสายเคเบิลฟิลด์บัสและตัวต้านทานปลายสาย ตรวจสอบการตั้งค่าที่อยู่เครือข่าย และยืนยันว่าพารามิเตอร์การหมดเวลาการสื่อสารในไดรฟ์ไม่ได้ตั้งค่าไว้สั้นกว่ารอบเวลาสแกน PLC

การสื่อสาร LV VFD และการบูรณาการกับระบบควบคุมสมัยใหม่

ไดรฟ์ความถี่แปรผันแรงดันต่ำสมัยใหม่ไม่ใช่อุปกรณ์แบบสแตนด์อโลนอีกต่อไป แต่เป็นส่วนประกอบที่เชื่อมต่อเครือข่ายในระบบอัตโนมัติและระบบการจัดการอาคารแบบครบวงจร ความสามารถในการสื่อสารของ VFD ส่งผลอย่างมากต่อวิธีการตรวจสอบ ควบคุม และรวมเข้ากับโครงสร้างพื้นฐานดิจิทัลที่กว้างขึ้น

โปรโตคอลฟิลด์บัสและเครือข่ายอุตสาหกรรมทั่วไปที่รองรับโดยแพลตฟอร์ม LV VFD ในปัจจุบัน ได้แก่:

• Modbus RTU/TCP: โปรโตคอลที่ได้รับการสนับสนุนในระดับสากลมากที่สุดสำหรับแบรนด์ VFD เรียบง่าย แข็งแกร่ง และง่ายต่อการผสานรวมกับ PLC, ระบบ SCADA และตัวควบคุมระบบอัตโนมัติในอาคาร Modbus TCP over Ethernet นั้นพบเห็นได้ทั่วไปมากขึ้นบนแพลตฟอร์มไดรฟ์รุ่นใหม่
• โปรฟิบัส DP: ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมของยุโรป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่ใช้ Siemens หรือ PLC ที่เข้ากันได้กับ PROFIBUS อื่นๆ อยู่แล้ว นำเสนอการสื่อสารที่รวดเร็วและกำหนดได้สำหรับแอปพลิเคชันควบคุมกระบวนการที่มีความต้องการสูง
• กำไร: ผู้สืบทอดที่ใช้อีเทอร์เน็ตจาก PROFIBUS ซึ่งปัจจุบันเป็นมาตรฐานในสภาพแวดล้อม Siemens TIA Portal และมีการนำไปใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ในผู้ผลิตรายอื่นๆ รองรับการควบคุมการเคลื่อนไหวแบบเรียลไทม์ควบคู่ไปกับการแลกเปลี่ยนข้อมูลกระบวนการมาตรฐาน
• อีเธอร์เน็ต/ไอพี: โปรโตคอลอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมที่โดดเด่นในระบบอัตโนมัติในอเมริกาเหนือ ใช้กับ Allen-Bradley PLC และเข้ากันได้กับแบรนด์ VFD หลากหลายยี่ห้อผ่านการ์ดสื่อสารเสริม
• BACnet MS/TP และ BACnet/IP: ใช้เป็นพิเศษสำหรับการใช้งาน HVAC และระบบอัตโนมัติในอาคาร ช่วยให้พัดลมและปั๊มที่ควบคุมด้วย VFD สามารถรวมเข้ากับระบบการจัดการอาคารได้โดยตรงเพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานอัตโนมัติและการรายงานข้อผิดพลาด

เมื่อระบุ VFD แรงดันต่ำสำหรับแอปพลิเคชันบนเครือข่าย ให้ยืนยันว่าโปรโตคอลที่จำเป็นนั้นถูกสร้างขึ้นในไดรฟ์แบบเนทีฟหรือพร้อมใช้งานเป็นโมดูลการสื่อสารแบบปลั๊กอิน โปรโตคอลบางประเภทอาจไม่พร้อมใช้งานสำหรับไดรฟ์บางขนาดหรือประเภทเฟรม นี่เป็นรายละเอียดที่มักพลาดไปจนกว่าแผงจะถูกสร้างขึ้นแล้ว ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางวิศวกรรมในนาทีสุดท้ายซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง

สิ่งที่ควรมองหาเมื่อเปรียบเทียบแบรนด์และรุ่น LV VFD

ตลาดทั่วโลกสำหรับไดรฟ์ความถี่แปรผันแรงดันไฟฟ้าต่ำได้รับการพัฒนาอย่างดี พร้อมด้วยข้อเสนอที่แข็งแกร่งจากผู้เล่นที่มีชื่อเสียงและทางเลือกในการแข่งขันที่ใหม่กว่า แทนที่จะแนะนำแบรนด์ที่เฉพาะเจาะจง วิธีการที่เป็นประโยชน์มากกว่าคือการรู้ว่าอะไรคือสิ่งที่ทำให้ไดรฟ์ที่เชื่อถือได้และได้รับการสนับสนุนอย่างดีแตกต่างจากไดรฟ์ที่จะสร้างความปวดหัวในระยะยาว

• การสนับสนุนทางเทคนิคในพื้นที่และความพร้อมด้านอะไหล่: ไดรฟ์ที่ต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์ในการเปลี่ยนชิ้นส่วนหรือการโทรติดต่อฝ่ายสนับสนุนด้านเทคนิคถือเป็นความรับผิดชอบในสภาพแวดล้อมการผลิตใดๆ ยืนยันว่าผู้ผลิตมีโครงสร้างพื้นฐานการบริการในระดับท้องถิ่นหรือระดับภูมิภาคก่อนดำเนินการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่หรือสำคัญ
• การรับรองและการปฏิบัติตามข้อกำหนด: มองหาเครื่องหมาย CE (ยุโรป), รายการ UL (อเมริกาเหนือ) และการปฏิบัติตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง เช่น IEC 61800-5-1 (ความปลอดภัยทางไฟฟ้า), IEC 61800-3 (EMC) และมาตรฐานความปลอดภัยในการใช้งาน (IEC 61800-5-2 / SIL) หากจำเป็นต้องมีฟังก์ชันความปลอดภัย
• ฟังก์ชั่นความปลอดภัยแบบบูรณาการ: LV VFD สมัยใหม่มีฟังก์ชันความปลอดภัยในตัวเพิ่มมากขึ้น เช่น Safe Torque Off (STO), Safe Stop 1 (SS1) และ Safe Limited Speed (SLS) — ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้รีเลย์ความปลอดภัยภายนอกในการใช้งานจำนวนมาก และทำให้การออกแบบความปลอดภัยของเครื่องจักรง่ายขึ้น
• ฟังก์ชั่นการสำรองและคัดลอกพารามิเตอร์: ความสามารถในการบันทึกพารามิเตอร์ของไดรฟ์ลงในเครื่องมือพีซี การ์ดหน่วยความจำ หรืออุปกรณ์ Bluetooth ช่วยเพิ่มความเร็วในการใช้งานไดรฟ์ที่เหมือนกันหลายตัวได้อย่างมาก และลดความยุ่งยากในการเปลี่ยนไดรฟ์หลังจากเกิดข้อผิดพลาด นี่เป็นคุณสมบัติเล็กๆ น้อยๆ ที่มีคุณค่าเชิงปฏิบัติมหาศาลในภาคสนาม
• การรวมซอฟต์แวร์และระบบนิเวศ: พิจารณาว่าซอฟต์แวร์กำหนดค่าของไดรฟ์ทำงานร่วมกับสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรม PLC ที่คุณมีอยู่ได้ดีหรือไม่ รองรับการตรวจสอบระยะไกลหรือไม่ และการเชื่อมต่อระบบคลาวด์สำหรับการวิเคราะห์การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์พร้อมใช้งานหรือในแผนงานผลิตภัณฑ์หรือไม่

ไดรฟ์ความถี่แปรผันแรงดันไฟฟ้าต่ำถือเป็นทรัพย์สินระยะยาว — ไดรฟ์คุณภาพส่วนใหญ่มีอายุการใช้งาน 10-20 ปีเมื่อมีการระบุและบำรุงรักษาอย่างถูกต้อง การประเมินต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ ไม่ใช่แค่ราคาซื้อ จะนำไปสู่การตัดสินใจที่ดีขึ้นและเสียใจน้อยลงอย่างสม่ำเสมอ