เหตุใดการเลือกไดรฟ์ความถี่ตัวแปรแรงดันต่ำที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์

การทำความเข้าใจกลไกหลักของไดรฟ์ความถี่ตัวแปรแรงดันต่ำ

ก ไดรฟ์ความถี่ตัวแปรแรงดันต่ำ (VFD) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ซับซ้อนซึ่งออกแบบมาเพื่อควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ AC โดยการเปลี่ยนความถี่และแรงดันไฟฟ้าของกำลังที่จ่ายให้ โดยปกติแล้วไดรฟ์เหล่านี้จะทำงานในช่วงแรงดันไฟฟ้า 230V ถึง 690V โดยทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่างแหล่งจ่ายไฟฟ้าและมอเตอร์ ด้วยการแปลงกำลังไฟ AC ความถี่คงที่ให้เป็นเอาต์พุตความถี่แปรผัน VFD ช่วยให้สามารถควบคุมกระบวนการทางกลได้อย่างแม่นยำ ย้ายออกไปจากวิธีการแบบดั้งเดิมที่ไม่มีประสิทธิภาพ เช่น การควบคุมปริมาณทางกล หรือการสตาร์ทแบบข้ามสาย

สถาปัตยกรรมภายในหลักของ VFD แรงดันต่ำประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก: วงจรเรียงกระแส บัส DC และอินเวอร์เตอร์ วงจรเรียงกระแสจะแปลงไฟ AC ขาเข้าเป็น DC; บัส DC จะกรองและเก็บพลังงานนี้ และอินเวอร์เตอร์ใช้การมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) เพื่อสร้างรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับขึ้นใหม่ตามความถี่ที่ต้องการ การควบคุมระดับนี้จำเป็นสำหรับระบบอัตโนมัติสมัยใหม่ โดยที่ความเร็วของมอเตอร์ที่ตรงกับความต้องการโหลดจริงส่งผลให้ประหยัดพลังงานได้อย่างมากและลดการสึกหรอทางกล

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคที่สำคัญและเกณฑ์การคัดเลือก

แรงดันไฟฟ้าในการทำงานและพิกัดกำลัง

เมื่อเลือก VFD แรงดันไฟฟ้าต่ำ ปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือการรับรองว่าไดรฟ์ตรงกับแรงดันไฟป้ายชื่อมอเตอร์และจำนวนแอมแปร์เต็มโหลด (FLA) การใช้งานทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้ระบบ 380V, 460V หรือ 480V สิ่งสำคัญคือต้องปรับขนาด VFD ตามกระแส (แอมป์) มากกว่าแรงม้าเพียงอย่างเดียว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่สูงหรือโซนอุณหภูมิแวดล้อมสูง ซึ่งอาจจำเป็นต้องลดพิกัดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังเพื่อป้องกันการปิดระบบระบายความร้อน

โหมดการควบคุมและประสิทธิภาพ

ไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าต่ำมีวิธีการควบคุมที่หลากหลาย ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของการใช้งาน การควบคุม V/Hz (โวลต์ต่อเฮิรตซ์) เหมาะสำหรับพัดลมและปั๊มทั่วไป ในขณะที่ระบบควบคุมเวกเตอร์แบบไร้เซ็นเซอร์ให้แรงบิดที่สูงขึ้นที่ความเร็วต่ำสำหรับสายพานลำเลียงและเครื่องผสม สำหรับการใช้งานที่มีความต้องการมากที่สุดซึ่งต้องการตำแหน่งที่แม่นยำหรือการควบคุมแรงบิด การควบคุมเวคเตอร์แบบวงปิดโดยใช้การตอบสนองของตัวเข้ารหัสคือตัวเลือกที่ต้องการ

ประโยชน์เชิงปฏิบัติของการใช้ VFD แรงดันไฟฟ้าต่ำ

การรวมไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าต่ำเข้ากับระบบนิเวศทางอุตสาหกรรมทำให้เกิดข้อได้เปรียบในทันทีที่นอกเหนือไปจากการควบคุมความเร็วแบบธรรมดา ประโยชน์ที่มีผลกระทบมากที่สุดประการหนึ่งคือความสามารถ "Soft Start" แตกต่างจากการสตาร์ทแบบ Direct-On-Line (DOL) ซึ่งสามารถดึงกระแสไฟฟ้าได้สูงสุดถึง 600-800% ของกระแสไฟที่กำหนดของมอเตอร์ VFD จะเพิ่มความถี่จากศูนย์ กำจัดกระแสไหลเข้าที่สูง และลดผลกระทบ "ค้อนน้ำ" ในระบบท่อ

• การเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน: ในการใช้งานแบบแรงเหวี่ยง การลดความเร็วของมอเตอร์ลงเพียง 20% สามารถส่งผลให้ประหยัดพลังงานได้เกือบ 50% เนื่องจากกฎความสัมพันธ์
• การบำรุงรักษาลดลง: ด้วยการขจัดแรงกระแทกทางกลในระหว่างการสตาร์ทและปิดเครื่อง อายุการใช้งานของสายพาน แบริ่ง และกระปุกเกียร์จึงยาวนานขึ้นอย่างมาก
• กระบวนการอัตโนมัติ: ตัวควบคุม PID ในตัวช่วยให้ VFD ปรับความเร็วโดยอัตโนมัติตามการตอบสนองของเซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์สำหรับความดัน การไหล หรืออุณหภูมิ

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการติดตั้งและการบรรเทาปัญหาทั่วไป

การติดตั้งที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญยิ่งในการรับประกันอายุการใช้งานของระบบ VFD แรงดันต่ำ ฮาร์มอนิกส์และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ถือเป็นความท้าทายทั่วไป การใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนป้องกัน VFD ช่วยลดสัญญาณรบกวนความถี่สูงที่อาจรบกวนอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนได้ นอกจากนี้ สำหรับการเดินสายเคเบิลยาวเกิน 50 เมตร ควรติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์เอาต์พุตหรือตัวกรอง dV/dt เพื่อป้องกันฉนวนมอเตอร์จากแรงดันไฟกระชากที่เกิดจากคลื่นสะท้อน

การจัดการระบายความร้อนภายในตู้ไฟฟ้าถือเป็นอีกหนึ่งข้อพิจารณาที่สำคัญ VFD สร้างความร้อนผ่านส่วนประกอบสวิตชิ่ง ดังนั้น การคำนวณการไหลเวียนของอากาศที่ต้องการหรือการปรับระบบปรับอากาศสำหรับกรอบหุ้มจึงมีความจำเป็นเพื่อรักษาอุณหภูมิภายในให้ต่ำกว่า 40°C หรือ 50°C ขึ้นอยู่กับพิกัดของไดรฟ์ การตรวจสอบพัดลมระบายความร้อนและตัวระบายความร้อนเป็นประจำจะช่วยป้องกันความล้มเหลวก่อนเวลาอันควรเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป