Igen és nem! Bár erre a kérdésre nincs egyszerű válasz.
Mint sok más kérdésre, a Változó frekvenciájú meghajtók (VFD) és a Változó fordulatszámú meghajtók (VSD) összehasonlításakor is van egy rövid és egy hosszú válasz. A változó fordulatszámú meghajtóknak különböző típusai vannak. A változtatható frekvenciájú meghajtók a változtatható sebességű meghajtók egyik típusa. A legelterjedtebb típusú frekvenciaváltó az örvényáramú.
Ezek között azonban két jelentős különbség van, és ez a rövid válasz: Az örvényáramú meghajtók a tengelykapcsoló fordulatszámát változtatják, miközben a motor fordulatszámát teljes fordulatszámon hagyják futni. A VFD-k megváltoztatják a motor bemeneti frekvenciáját, megváltoztatva a motor fordulatszámát.
A különbségek természetesen sokkal hosszabb leírásban részletezhetők – ez egy kicsit több kutatást igényel ahhoz, hogy megmondja, hogyan, hol és mikor használhatók a legjobban. Ebben a blogban megpróbáljuk tisztázni a kettő közötti tévhiteket és tisztázni a definícióikat.
Ez igaz. Mind a VSD-k, mind a VFD-k ugyanazt a célt érik el: változtatják a meghajtott berendezés sebességét. De hogy ezt HOGYAN teszik, az a meghatározó különbség.
VSD-k – Örvényáram
A VSD-k úgy változtatják meg a meghajtott berendezés fordulatszámát, hogy közben a motor a teljes tervezési fordulatszámon működik. Egy váltakozó áramú motorban váltakozó elektromos áramot vezetnek át az elosztott állórész-tekercselésen, hogy forgó mágneses mezőt hozzanak létre, amelyet egy tengely meghajtására használnak. A váltakozó áramú motorok egyetlen fordulatszámon hajtják meg a forgó gépeket, például a ventilátorokat, szivattyúkat és kompresszorokat, és gyakran megtalálhatók a fűtési, szellőztetési és légkondicionáló (HVAC) rendszerekben. A váltakozó áramú motor forgási sebességét és nyomatékát a tápfeszültség frekvenciája és feszültsége határozza meg. Mivel az áramellátás állandó, ezért a motor fordulatszáma állandó marad. Ha a sebességnek változnia kell, akkor egy VSD hatékony lenne. Egy VSD hozzáadásával egy váltakozóáramú motorhoz a fordulatszám pontosan változtatható.
Példaként nézzük meg egy épületben lévő HVAC ventilátort. Ha csökken az igény a ventilátor fordulatszámára, akkor a ventilátor vezérelhető, hogy lelassítsa a fordulatszámot, csökkentse az energiaáramlást, és ezáltal csökkentse az energiafogyasztást és a teljes felhasználási költséget.
Az egyenáramú motorok az egyenáramú elektromos energiát mechanikai energiává alakítják. Az egyenáramú motorok az armatúrafeszültségre és a mezőáramra támaszkodnak a motor fordulatszámának szabályozásához. Mivel az egyenáramú motorban nincs frekvencia, a VFD-k nem életképesek erre az alkalmazásra. Külön egyenáramú fordulatszám-szabályozóra van szükség. Az egyenáramú motorokat gyakran nem választják erre az alkalmazásra.
Az egyenáramú motorokat gyakran utólagosan váltóáramú motorral és váltóáramú frekvenciaváltóval szerelik fel az alkalmazáshoz szükséges sebességváltoztatás megvalósításához. Az örvényáramú meghajtók VSD-k, azonban egyenáramú mágneses mezőt használnak két tag – egy a bemeneti tengelyen és egy a kimeneti tengelyen – összekapcsolására. A tekercs egyenáramának növelése növeli a két tag összekapcsolását, így nagyobb nyomatékot ad a terhelésnek. A sebesség és a nyomaték szabályozására tachométert használnak.
Eddy Current hatásfokveszteségek a következők:
- AC motor – A névtábla szerinti névleges értékkel egyenlő, mivel a motor a vonalon keresztül fut. Ez mind a teljesítménytényezőre, mind a hatásfokra igaz.
- DC vezérlés – Általában 2% vagy kevesebb.
- Csúszás – A fordulatszám csökkenése a dobban és a rotorban (a kapcsolt tagokban) disszipálódik. Ez a fordulatszám csökkenésével arányosan csökkenti a hatásfokot.
A lényeg az, hogy a legjobb, ha egy örvényáramú készüléket névleges fordulatszámon vagy annak közelében működtetünk. Általában 80-100% ajánlott a hatékonyság optimalizálása érdekében.
VFD-k
A VFD-k a motor fordulatszámát a szabványos váltakozó áramú motor állórészére alkalmazott feszültség és frekvencia változtatásával szabályozzák. A VFD-k a fordulatszám-szabályozást indításkor, menet közben és a motor leállításakor változtathatják. A szabványos váltakozó áramú motornak közzétett hatásfoka és teljesítménytényezője van. Ezek meglehetősen magasak, jellemzően jóval 90% feletti értékek, de csak névleges frekvenciájú szinuszos gerjesztés esetén. VFD-n való üzemeltetés esetén a motorhoz szolgáltatott teljesítmény jelentős harmonikus tartalmat tartalmaz, amely nem működik, hanem növeli a motor veszteségeit, ami csökkenti a motor hatásfokát. Ez az állapot a fordulatszám csökkentésével romlik.
A VFD-k gyakran vannak felszerelve bypass indítósémákkal, hogy lehetővé tegyék a szivattyú működését, ha a VFD esetleg meghibásodik. Sokan légkondicionálóval vannak felszerelve a biztonságos üzemi hőmérséklet fenntartása érdekében. Egyes konstrukciók egyedi tervezésű harmonikus szűrőket igényelnek a szabályozási harmonikus torzítási határértékek betartása érdekében. E megoldások mindegyikének ára van a kiegészítő hardverek miatt. Ezen túlmenően gyakran jelentős költségekkel jár az összes ilyen berendezés elhelyezése és telepítése, akár olyan mértékben is, hogy a meglévő létesítményekhez új építményeket kell hozzáépíteni, vagy az új létesítményekhez további teret kell tervezni. A rendszer feltételezett hatásfokának kiszámításakor gyakran figyelmen kívül hagyják az e kiegészítő hardver működtetéséhez szükséges többletteljesítményt.
VFD hatásfokveszteségek a következők:
- I²R veszteségek – A fűtés a legnagyobb veszteség, amelyet a motor tekercselésében és a forgórudakban az áramáramlással szembeni ellenállás okoz. Ez arányos az áramáram négyzetével.
- Örvényáram-veszteségek – A rotorban és az állórészben a nem szándékos áramáramlás által okozott veszteségek. Ezeket az állórészben és a forgórészben lévő lamellák korlátozzák. Ezek az áramáramlással arányosak és a csúszással nőnek.
- Hiszterézisveszteségek – A rotorban és az állórészben lévő vas mágneses polaritásának felcserélése által létrehozott melegedés. Ez a csúszással növekszik.
A fenti veszteségek a fordulatszám csökkenésével a kimenő lóerő nagyobb százalékává válnak.
Kevéssé ismert tény, hogy a váltakozó áramú indukciós motor egy mágneses tengelykapcsoló, amely csúszással (forgó mezővel szemben) működik. A csúszás a terhelés növekedésével nő, alacsony fordulatszámon lényegesen nagyobb mértékben. Impulzusszélesség-módosítással (PWM) egyenértékű 100 fordulat/perc alapfordulatszámon a motor 50 fordulat/perc fordulatszámon működne, ha a névleges csúszása 50 fordulat/perc lenne (1750 fordulat/perc motor). Így a terhelés alatti indításhoz nyomatéknövelést (feszültségnövekedést) használnak. Ez a csúszás veszteség, amely a fordulatszám csökkenésével a teljesítmény nagyobb százalékává válik. Ha nyomatéknövelést használnak, a veszteségek még nagyobbak.
Végül, az alapsebesség körülbelül 82%-a felett az örvényáram valójában jobb rendszerhatékonysággal rendelkezik, mint a VFD a kisebb vezérlőveszteségek és a szinuszos gerjesztés miatt.
Ha úgy gondolja, hogy Önnek szüksége van egy örvényáramú VSD-re, lépjen kapcsolatba velünk a [email protected] címen, hogy meghatározzuk, hogyan tudunk a legjobban segíteni!