Da și nu! Deși nu există un răspuns simplu la această întrebare.
Ca în cazul multor întrebări, atunci când comparați acționările cu frecvență variabilă (VFD) cu acționările cu viteză variabilă (VSD), există un răspuns scurt și un răspuns lung. Există diferite tipuri de variatoare de viteză. Acționările cu frecvență variabilă sunt un tip de acționări cu viteză variabilă. Cel mai răspândit tip de variator de viteză este cel cu curenți turbionari.
Există totuși două diferențe semnificative, iar acesta este răspunsul scurt: Acționările cu curenți turbionari modifică viteza cuplului, lăsând în același timp viteza motorului să funcționeze la turația maximă. VFD-urile schimbă frecvența de intrare la motor schimbând viteza motorului.
Desigur, diferențele pot fi detaliate într-o descriere mult mai lungă – una care necesită ceva mai multă cercetare pentru a vă spune cum, unde și când sunt cel mai bine utilizate. În acest blog, vom încerca să clarificăm orice concepție greșită între cele două și să clarificăm definițiile lor.
Este adevărat. Atât VSD-urile, cât și VFD-urile îndeplinesc același scop: ele variază viteza echipamentului antrenat. Dar MODUL în care fac acest lucru este diferența definitorie.
VSD – curenți turbionari
VSD modifică viteza echipamentului condus, lăsând în același timp motorul să funcționeze la viteza sa maximă de proiectare. Într-un motor de curent alternativ, un curent electric alternativ este trecut prin înfășurarea distribuită a statorului pentru a crea un câmp magnetic rotativ care este utilizat pentru a acționa un arbore. Motoarele de curent alternativ antrenează mașinile rotative, cum ar fi ventilatoarele, pompele și compresoarele, la o singură viteză și pot fi întâlnite adesea în sistemele de încălzire, ventilație și aer condiționat (HVAC). Viteza de rotație și cuplul unui motor de curent alternativ sunt determinate de frecvența și tensiunea de alimentare. Deoarece alimentarea cu energie electrică este constantă, atunci viteza motorului rămâne fixă. În cazul în care viteza trebuie să varieze, atunci un VSD ar fi eficient. Prin adăugarea unui VSD la un motor de curent alternativ, viteza poate fi variată cu precizie.
Ca exemplu, să ne uităm la un ventilator HVAC dintr-o clădire. Atunci când cererea de viteză a ventilatorului scade, atunci ventilatorul poate fi controlat pentru a reduce viteza, pentru a reduce fluxul de energie și, prin urmare, pentru a reduce consumul de energie și costurile generale de utilizare.
Motoarele de curent continuu convertesc energia electrică de curent continuu în energie mecanică. Motoarele de curent continuu se bazează pe tensiunea de armătură și pe curentul de câmp pentru a controla viteza motorului. Deoarece nu există frecvență într-un motor de curent continuu, VFD-urile nu sunt viabile pentru această aplicație. Este necesar un regulator de viteză de curent continuu separat. Motoarele de curent continuu nu sunt adesea alese pentru această aplicație.
De multe ori, motoarele de curent continuu sunt modernizate cu un motor de curent alternativ și un variator de viteză de curent alternativ pentru a realiza variația de viteză necesară pentru aplicația sa. Dispozitivele de acționare cu curenți turbionari sunt VSD-uri, cu toate acestea, ele utilizează un câmp magnetic de curent continuu pentru a lega două elemente – unul pe arborele de intrare și unul pe arborele de ieșire. Creșterea curentului de curent continuu la bobină mărește cuplarea celor două elemente, furnizând astfel un cuplu mai mare la sarcină. Un tahometru este utilizat pentru a controla viteza și cuplul.
Pierderile de randament ale curentului electric sunt următoarele:
- Motor de curent alternativ – Egal cu valoarea nominală de pe placă atunci când motorul funcționează pe linie. Acest lucru este valabil atât pentru factorul de putere, cât și pentru randament.
- Control DC – De obicei 2% sau mai puțin.
- Alunecare – Reducerea vitezei este disipată în tambur și rotor (elementele cuplate). Aceasta reduce eficiența proporțional cu reducerea vitezei.
În concluzie, cel mai bine este ca un dispozitiv cu curenți turbionari să funcționeze la sau aproape de viteza nominală. De obicei, se recomandă 80 – 100% pentru a optimiza eficiența.
VFD-urile
VFD-urile controlează viteza motorului prin variația tensiunii și a frecvenței aplicate la statorul unui motor de curent alternativ standard. VFD-urile pot varia controlul vitezei la pornire, în timpul funcționării și la oprirea motorului. Un motor de curent alternativ standard are un randament și un factor de putere publicate. Acestea sunt destul de ridicate, de obicei mult peste 90%, dar numai pentru o excitație sinusoidală la frecvența nominală. Atunci când funcționează cu un VFD, puterea furnizată motorului include un conținut armonic semnificativ care nu funcționează, ci se adaugă la pierderile motorului, ceea ce diminuează eficiența acestuia. Această condiție se înrăutățește pe măsură ce viteza este redusă.
VFD-urile sunt adesea echipate cu scheme de demaror de by-pass pentru a activa o pompă atunci când VFD-ul poate ceda. Multe sunt echipate cu aer condiționat pentru a menține o temperatură de funcționare sigură. Unele modele necesită filtre de armonici proiectate la comandă pentru a respecta limitele de distorsiune armonică de reglementare. Fiecare dintre aceste soluții are un cost pentru hardware-ul suplimentar. În plus, există adesea un cost substanțial pentru a face loc și a instala toate aceste echipamente, chiar și în măsura în care se adaugă construcții noi la instalațiile existente sau se proiectează spații suplimentare la instalațiile noi. Puterea suplimentară necesară pentru a opera acest hardware suplimentar este adesea ignorată atunci când se calculează eficiența presupusă a sistemului.
Pierderile de eficiență ale VFD sunt următoarele:
- Pierderi I²R – Încălzirea este cea mai mare pierdere cauzată de rezistența la circulația curentului în înfășurarea motorului și în barele rotorului. Este proporțională cu pătratul fluxului de curent.
- Pierderi de curenți turbionari – Pierderi cauzate de fluxul de curent neintenționat în rotor și stator. Acestea sunt limitate de laminările din stator și rotor. Ele sunt proporționale cu fluxul de curent și cresc odată cu alunecarea.
- Pierderi prin histerezis – Încălzirea creată prin inversarea polarității magnetice a fierului din rotor și stator. Aceasta crește odată cu alunecarea.
Toate pierderile de mai sus devin un procent mai mare din puterea de ieșire pe măsură ce viteza este redusă.
Un fapt puțin cunoscut este că un motor de inducție de curent alternativ este un ambreiaj magnetic care funcționează la alunecare (împotriva unui câmp rotativ). Alunecarea crește la creșterea sarcinii, considerabil mai mult la viteze mici. La o viteză de bază echivalentă cu modificarea lățimii pulsului (PWM) de 100 RPM, motorul ar funcționa la 50 RPM dacă alunecarea sa nominală ar fi de 50 RPM (un motor de 1750 RPM). Astfel, creșterea cuplului (creșterea tensiunii) este utilizată pentru a porni sub sarcină. Această alunecare este o pierdere care devine un procent mai mare din putere pe măsură ce viteza este redusă. Dacă se folosește amplificarea cuplului, pierderile sunt și mai mari.
În cele din urmă, peste aproximativ 82% din viteza de bază, curentul Foucault are de fapt o eficiență mai bună a sistemului decât VFD datorită pierderilor mai mici ale controlerului și a excitației sinusoidale.
Dacă credeți că aveți nevoie de un VSD cu curent Foucault, contactați-ne la [email protected] pentru a determina cum vă putem ajuta cel mai bine!