Μεταβαλλόμενος αντίκτυπος της τεχνολογίας μετατροπέων VFD στις σύγχρονες βιομηχανικές ρυθμίσεις

Καθώς οι τομείς του βιομηχανικού αυτοματισμού και της ενεργειακής απόδοσης αναπτύσσονται σταθερά, έρχεται στο προσκήνιο ότι οι μετατροπείς μεταβλητής συχνότητας (VFD) έχουν αφήσει ανεξίτηλο σημάδι στην αλλαγή του τρόπου λειτουργίας των μηχανών και των διαδικασιών. Η εφαρμογή ηλεκτρονικών νέας εποχής και διαδικασιών ελέγχου σεΜετατροπείς VFDυπερβαίνει την αύξηση της παραγωγικότητας, καθώς υπάρχουν επίσης οφέλη για την ενεργειακή απόδοση και την περιβαλλοντική βιωσιμότητα. Στην παρούσα εργασία, εξετάζουμε τα βασικά, τις εφαρμογές, τα οφέλη και τις προκλήσεις στο δρόμο ανάπτυξης της τεχνολογίας VFD Inverter.

Εισαγωγή

Οι ρυθμιστές στροφών μεταβλητής συχνότητας, οι οποίοι έχουν τη συντομογραφία τους απλώς ως VFD ή μετατροπείς, είναι ηλεκτρικές συσκευές των οποίων η λειτουργία είναι να ρυθμίζουν την ταχύτητα και τη ροπή ενός ηλεκτροκινητήρα ελέγχοντας τη συχνότητα και την τάση της παρεχόμενης ηλεκτρικής ισχύος. Ενώ αυτές είναι συμβάσεις στον τρόπο με τον οποίο έχουν λειτουργήσει τα παραδοσιακά συστήματα ελέγχου κινητήρων, δηλαδή σε σταθερές ταχύτητες, η χρήση VFD έχει δημιουργήσει νέες διαστάσεις συνολικά, καθώς οι κινητήρες μπορούν να οδηγηθούν σε ταχύτητες κατάλληλες για τις διαδικασίες.

Βασικά στοιχεία και αρχή λειτουργίας

Ο ανορθωτής είναι ένα από τα βασικά συστατικά του VFD, όπου το τροφοδοτικό εναλλασσόμενου ρεύματος μετατρέπεται σε DC ως πρώτο βήμα. Το επόμενο βήμα περιλαμβάνει τη χρήση ενός μετατροπέα που μετατρέπει την ισχύ DC πίσω σε AC, ωστόσο με μεταβλητές τιμές συχνότητας και τάσης. Ο μετατροπέας συναρμολογείται με εναλλαγή ημιαγωγών (που είναι κυρίως MOSFET ή IGBT) των οποίων η λειτουργία "on" ή "off" οδηγείται από ελεγκτή μικροεπεξεργαστή. Αυτός ο ελεγκτής αλλάζει τη συχνότητα μεταγωγής σε σχέση με τη λειτουργία του κινητήρα προκειμένου να είναι πάνω ή κάτω από το επιθυμητό επίπεδο στην ανάδραση των αισθητήρων για τις παραμέτρους ταχύτητας-φορτίου του κινητήρα μεταξύ άλλων.

Εφαρμογές τεχνολογίας VFD Inverter

Κατασκευή: Στις αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής, τα VFD χρησιμοποιούνται για τη διαφοροποίηση των ταχυτήτων περιστροφής των μεταφορέων, των αντλιών, των ανεμιστήρων και διαφόρων άλλων μηχανισμών και ως εκ τούτου βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας ελαχιστοποιώντας παράλληλα τη σπατάλη ενέργειας.

Συστήματα HVAC: Οι κινητήρες σε ένα σύστημα διαχείρισης / αυτοματισμού κτιρίων επιτρέπουν τη χρήση VFD για τη λειτουργία ψυκτικών συγκροτημάτων, χειριστών αέρα, ανεμιστήρων σε διάφορες ταχύτητες για τη διατήρηση του επιπέδου άνεσης με ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας.

Επεξεργασία νερού και λυμάτων: Οι αντλίες που κινούνται με VFD και οι αναδευτήρες που κινούνται με VFD μεταβάλλουν την ταχύτητά τους ανάλογα με τους μεταβαλλόμενους ρυθμούς ροής, ώστε η απόδοση να παραμένει βέλτιστη και η κατανάλωση να είναι μικρότερη.

Ορυχεία και λατομεία: Εφαρμογές όπως μεταφορικές ταινίες και θραυστήρες που είναι αρκετά βαρέως τύπου μπορούν να λειτουργήσουν υπό τον έλεγχο της VFD παρέχοντας έτσι μαλακές εκκινήσεις, μειωμένη καταπόνηση και λιγότερη ενεργειακή δαπάνη.

Πλεονεκτήματα της τεχνολογίας VFD Inverter

Ενεργειακή απόδοση: Θεωρείται ότι το ενεργειακό κόστος θα μπορούσε να μειωθεί έως και 50 τοις εκατό σε ορισμένες εφαρμογές όταν τα VFD ρυθμίζονται με τρόπο που επιτρέπει τη λειτουργία εργαλειομηχανών με την πιο αποδοτική ταχύτητα.

Έλεγχος ακριβείας: Ρυθμίζοντας την ταχύτητα και τη ροπή του κινητήρα, είναι δυνατός ο έλεγχος της διαδικασίας με πολύ υψηλή ακρίβεια, η οποία με τη σειρά της βελτιώνει την ποιότητα και την ομοιομορφία του προϊόντος.

Μαλακή εκκίνηση: Τα VFD καθιστούν περιττή τη χρήση μηχανικών εκκινητών για τους κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος, οι οποίοι με τη σειρά τους ελαχιστοποιούν την καταπόνηση του εξοπλισμού και βελτιώνουν τη διάρκεια ζωής του κινητήρα.

Μειωμένη συντήρηση: Επειδή η ομαλή επιτάχυνση και επιβράδυνση εξαλείφουν την ξαφνική φόρτωση μηχανικών μερών, η συντήρηση και οι επισκευές καθώς και ο χρόνος διακοπής λειτουργίας του μηχανήματος λόγω επισκευών μειώνονται δραστικά.

Μελλοντικές προοπτικές

Λόγω των παραγόντων της αυξημένης εξοικονόμησης ενέργειας, της αυξημένης έμφασης στη βιωσιμότητα του περιβάλλοντος και της αύξησης της ψηφιοποίησης μεταξύ των βιομηχανιών, η χρήση της τεχνολογίας VFD Inverter αναμένεται να αυξηθεί ακόμη περισσότερο. Με τις περαιτέρω εξελίξεις του ελέγχου ισχύος, νέους τύπους ελέγχου και νέους αισθητήρες, ακόμη περισσότερο. Θα επιτευχθεί ακρίβεια, σταθερότητα και αποτελεσματικότητα.