Mikä on taajuusmuuttaja?
Taajuusmuuttaja (VFD) on elektroninen ohjauslaite, jota käytetään säädettävän nopeuden säätämiseen AC- ja DC-moottoreille. Yleisimmät AC-moottorityypit ovat AC-oikosulkumoottorit tai asynkroniset moottorit. VFD:n käytön etuja ovat energiansäästö LVI-puhallin- ja pumppusovelluksissa, parannettu moottorin vääntömomentin ja nopeuden säätö teollisissa sovelluksissa sekä parannettu moottorin suojaus.
Moottorikoot VFD-käyttöön:
Taajuusmuuttajat voivat käyttää moottoreita, joiden teho vaihtelee ¼ hevosvoimasta 120 voltin yksivaiheisella jännitteellä 20 000 kilowattiin 11,000 voltin kolmivaiheisella jännitteellä. Teollisuusmoottorit ovat tyypillisesti kolmivaiheisia, ja yleisin jännite Yhdysvalloissa on 480 V. Muut yleiset jännitteet ovat 230, 2300 ja 4160 V. Moottori on suunniteltu toimimaan useilla eri jännitteillä riippuen moottorin napoista. .
Moottorit on suunniteltu käymään vakionopeudella moottorin napojen lukumäärän mukaan. Moottoriin syötettävän jännitteen taajuus määrää moottorin nopeuden. Tämä nopeus on käytetyn taajuuden funktio kerrottuna 120:lla jaettuna napojen lukumäärällä vaihetta kohti.
Kuinka VFD muuttaa moottorin nopeutta:
VFD:t ohjaavat moottoreita vaihtelemalla taajuutta välillä 0 - 60 sykliä tai hertsiä sekunnissa. Ne voivat myös muuttaa taajuuksia normaalin 0-60 Hz-kaistan ulkopuolella 600 Hz asti. Kun taajuus ylittää 600 Hz, sovellus on tyypillisesti nopea karamoottori. Kun taajuus ylittää 600 Hz, sovellus on tyypillisesti nopea karamoottori. VFD muuttaa tulotaajuutta säätämällä moottorin AC-siniaallon lähtötaajuutta. Tämän saavuttamiseksi VFD:ssä on neljä pääkomponenttia:
- Dioditasasuuntaaja tai muunninosa muuntaa 60 Hz AC verkkojännitteen tasajännitteeksi dioditasasuuntaajan kautta.
- DC-väyläosio tallentaa muunnetun AC-jännitteen kondensaattoriin. 480 V AC -tulon huippujännite kolmivaiheisessa tasavirtaväylässä voi olla 648 V DC (= 480 V x Sq. Rt. √1,82).
- Invertteriosa tai IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) muuntaa tallennetun tasajännitteen analogiseksi AC-siniaaltomuodoksi, jota kutsutaan pulssinleveysmodulaatioksi AC-aaltomuodon simuloimiseksi. Pulssinleveysmoduloidulla aaltomuodolla on amplitudi (korkeus), joka on suurin tulojännite, yleensä 480 volttia, ja toimintajakso (leveys). Toimintajaksojen määrä sekunnissa on taajuus hertseinä, ja nopeus, jolla IGBT käynnistyy ja sammuu, on kantoaaltotaajuus. Kantoaallon taajuudet vaihtelevat välillä 2,000 Hz - 15,000 Hz. Korkeammat kantoaaltotaajuudet tuottavat parempia aaltomuotoja. Kuvittele seinällä olevaa valokytkintä, joka antaa jännitteen ja virran syöttää hehkulamppua. Jännite ja virta kulkevat lamppuun nopeudella 60 jaksoa sekunnissa. Valon välkkyminen on liian nopeaa paljaalla silmällä havaittavaksi.
- VFD-ohjausosa määrittää moottorille lähetetyn jännitteen ja taajuuden tai toimintajakson numeron. Moottori käyttää pulssinleveysmoduloitua aaltomuotoa säätämään moottorin nopeutta.
Taajuusmuuttujien evoluutio
VFD:t ovat kehittyneet ajan myötä, mutta perustoiminnot säilyvät. Niitä käytetään monissa sovelluksissa ja ne auttavat teollisuudenaloja kehittymään. IIoT:n ja älykkään valmistuksen nykyisen nousun myötä VFD:istä tulee olennainen osa prosessien parantamista ja ne tarjoavat merkityksellistä tietoa, joka auttaa valmistajia nousemaan johtajiksi alallaan.