Pannello di controllo VFD

Standard applicabili

UL 508A

IEC61000-4 《Emendamento 1 compatibilità elettromagnetica (EMC)》

Caratteristica

• Performance eccellenti
• Risparmio di energia
• Alta efficienza
  
  
  

Standard di prestazione del prodotto

GB/T 12668.3-2012: unità elettrica a velocità variabile-Parte 3: Requisiti di compatibilità elettromagnetica e metodi di test specifici

IEC 61800-2: 2021: Sistemi di trasmissione elettrica a velocità regolabile - Parte 2: Requisiti generali - Specifiche di valutazione per i sistemi di trasmissione a velocità AC regolabile

IEC 60204-1: 2021: sicurezza dei macchinari - Equipaggiamento elettrico delle macchine - Parte 1: Requisiti generali

IEC 61000-6-2: 2016: compatibilità elettromagnetica (EMC)-Parte 6-2: Standard generici-Standard di immunità per ambienti industriali

Applicazione

Il pannello di controllo VFD è ampiamente utilizzato con linee di produzione, pompe, ventilatori, condizionatori d'aria, ascensori, magazzini logistici, metallurgia e vari altri scenari industriali.

L'importanza della tecnologia VFD

La tecnologia di Drive Frequency Drive (VFD) è una pietra miliare della moderna automazione industriale, che offre progressi critici in termini di efficienza, controllo e longevità delle attrezzature. Gestando con precisione la velocità e la coppia dei motori elettrici, i VFD offrono vantaggi significativi rispetto ai tradizionali sistemi motori a velocità fissa.

I principali vantaggi della tecnologia VFD includono:

• Risparmio energetico: Uno dei vantaggi più convincenti è la sostanziale riduzione del consumo di energia. In applicazioni come pompe e ventole, il consumo di energia di un motore è direttamente correlato al cubo della sua velocità; Anche una piccola riduzione della velocità può portare a un significativo risparmio energetico, spesso tagliando l'uso di energia di quasi il 50% con solo una riduzione della velocità del 20%. Questa capacità consente ai macchinari di abbinare il consumo di energia con la domanda di carico effettiva, minimizzando i rifiuti e abbassando i costi operativi.
• Controllo del processo migliorato: I VFD consentono un controllo preciso e regolabile sulla velocità, l'accelerazione e la coppia di un motore. Ciò porta a un funzionamento più fluido, come le avviamenti soft che aumentano gradualmente la velocità del motore, riducendo lo stress meccanico su cinture, ingranaggi e accoppiamenti. Questo livello di controllo è cruciale nelle applicazioni che richiedono un'elevata precisione, dai sistemi di trasporto di produzione alle applicazioni HVAC, garantendo una migliore qualità del prodotto e prestazioni coerenti.
• Durata delle attrezzature estese: Riducendo lo stress meccanico durante l'avvio e il funzionamento, i VFD riducono al minimo l'usura dei motori e le apparecchiature collegate. Questa operazione più fluida porta a una durata più lunga per i componenti meccanici e riduce la frequenza di manutenzione e tempi di inattività. Inoltre, i VFD offrono una migliore protezione per motori contro problemi come sovraccarico termico, sovratensione e sottotensione.

Componenti principali di un pannello VFD

Un pannello di controllo a trasmissione a frequenza variabile (VFD) è un gruppo di vari componenti che lavorano insieme per controllare in sicurezza un motore. Mentre il VFD stesso è il componente centrale, il pannello integra altri dispositivi critici per garantire protezione, stabilità operativa e controllo degli utenti.

L'unità di frequenza variabile (VFD)

Al centro del pannello c'è il VFD, noto anche come unità CA o inverter. Questo sofisticato dispositivo elettronico è responsabile della conversione della frequenza fissa e della tensione dall'alimentazione in arrivo in una frequenza variabile e un'uscita di tensione. Questo processo consente un controllo preciso sulla velocità e sulla coppia del motore. Un VFD è composto da tre sezioni primarie: il raddrizzatore, un collegamento DC e l'inverter.

Parti elettriche chiave

Per supportare il VFD e proteggere l'intero sistema, un pannello di controllo include diversi componenti elettrici chiave:

• Interruttori e fusibili: Questi sono dispositivi di protezione essenziali situati all'alimentazione di input. Salvaguardano il VFD e altri componenti dai danni interrompendo il circuito in caso di corto circuito o sovraccarico. Servono anche come mezzo per scollegare la potenza in sicurezza per la manutenzione.
• Reattori di linea e filtri armonici: Un reattore di linea è un induttore installato prima del VFD per mitigare le armoniche e i picchi di tensione dalla linea elettrica, migliorando la qualità della potenza e proteggendo l'unità. Per una riduzione più efficace della distorsione armonica, che può avere un impatto negativo su altre attrezzature sulla stessa rete elettrica, è possibile utilizzare un filtro armonico.
• Contattori e dispositivi di bypass: Un contattore può essere utilizzato per coinvolgere o disimpegnare il VFD dal motore. Un contattore di bypass consente di eseguire il motore direttamente dall'alimentazione principale, bypassing del VFD. Questa è una caratteristica cruciale per applicazioni critiche in cui il sistema deve continuare a funzionare anche se il VFD non riesce o richiede manutenzione.
• Sistema di raffreddamento: I VFD generano una quantità significativa di calore durante il funzionamento. Per evitare il surriscaldamento e garantire l'affidabilità, i pannelli di controllo sono dotati di sistemi di raffreddamento, che possono includere ventole di raffreddamento o unità di condizionamento dell'aria, specialmente in ambienti caldi.

Unità di controllo e interfaccia

Questa parte del panel consente l'interazione e il monitoraggio umano del sistema:

• Interfaccia dell'operatore (HMI): La parte anteriore del pannello presenta in genere un'interfaccia dell'operatore, come una tastiera, touchscreen o pulsanti e luci degli indicatori. Ciò consente agli operatori di avviare e arrestare il motore, regolare la sua velocità, monitorare lo stato operativo (ad es. Velocità, corrente) e visualizzare eventuali guasti o allarmi. Queste interfacce possono variare da semplici touttons a touttons ai tocco avanzati che si integrano con sistemi di controllo più grandi.

Come funziona un pannello di controllo VFD

Un armadio VFD manipola la potenza elettrica attraverso un processo a tre stadi per controllare con precisione la velocità di un motore. Questo processo si verifica all'interno dell'unità di frequenza variabile stessa, che è il componente centrale alloggiato e protetto dal pannello.

Conversione da AC a DC (rettifica)

Il processo inizia quando la potenza CA standard a frequenza fissa dalla linea di utilità entra nel VFD. Il primo stadio all'interno dell'unità è un convertitore, o raddrizzatore, che è in genere composto da una serie di diodi. L'unica funzione di questa sezione è quella di trasformare la tensione CA in arrivo in tensione CC. L'output di questa fase è una tensione DC pulsante.

Il bus DC e il filtro

La tensione DC pulsante dal rettificatore viene quindi inviata al bus CC, noto anche come collegamento a CC. Questo stadio intermedio è costituito da grandi condensatori che filtrano e levigano le pulsazioni, creando una tensione CC pulita e stabile. I condensatori fungono da serbatoio, immagazzinando l'energia elettrica da utilizzare dalla fase finale.

Conversione da DC a CA (inversione)

Questa è la fase critica in cui si verifica il controllo. La sezione finale del VFD è l'inverter. Prende la tensione DC liscia dal bus CC e, usando transistor ad alta velocità (come transistor bipolari o IGBT isolati), crea sinteticamente una nuova uscita di tensione CA. Attivando e disattivando questi transistor a una velocità molto elevata, una tecnica nota come modulazione della larghezza di impulsi (PWM) viene utilizzata per costruire un'onda sinusoidale simulata. Fondamentalmente, sia la tensione che la frequenza di questa nuova uscita AC sono completamente regolabili.

Raggiungere un controllo motorio preciso

La velocità di rotazione di un motore CA è direttamente proporzionale alla frequenza della potenza fornita. Controllando con precisione la frequenza dell'uscita CA sintetizzata dall'inverter, il VFD può dettare la velocità esatta alla quale si gira il motore. Ad esempio, per eseguire un motore da 60 Hz a metà velocità, il VFD producerà una frequenza di 30 Hz. Il VFD regola anche la tensione di uscita in proporzione alla frequenza (mantenendo un rapporto Volts per Hertz o V/Hz costante) per fornire la coppia necessaria e impedire al motore di disegnare una corrente eccessiva e il surriscaldamento. L'intero processo consente un controllo regolare e cotto sulla velocità del motore da vicino a zero fino alla sua velocità nominale e persino oltre.

Applicazioni comuni di pannelli VFD

I pannelli di azionamento VFD sono versatili e ampiamente utilizzati in numerosi settori per migliorare il controllo del motore, migliorare l'efficienza energetica e ottimizzare i processi. La loro capacità di gestire con precisione la velocità del motore li rende preziosi in una serie di applicazioni, dai servizi di costruzione alle pesanti operazioni industriali.

Sistemi HVAC

Nei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC), i VFD sono cruciali per il controllo di ventole, pompe e compressori. Regolando la velocità del motore per abbinare la domanda di riscaldamento o raffreddamento in tempo reale di un edificio, i VFD possono ridurre significativamente il consumo di energia. Ad esempio, il rallentamento di un motore della ventola del 20% può comportare un risparmio energetico di quasi il 50%. Questo controllo preciso porta anche a livelli di temperatura e pressione più stabili, migliorando il comfort degli occupanti ed estendendo la durata della durata dell'attrezzatura riducendo lo stress meccanico da inizi improvvisi e fermate.

Pozzetto pompe e trattamento dell'acqua

I pannelli VFD sono spesso utilizzati in gestione dell'acqua e delle acque reflue. Nelle applicazioni della pompa di pozzo, un VFD può mantenere una pressione d'acqua costante nonostante la domanda fluttuante regolando la velocità della pompa. Ciò elimina il frequente ciclo di onda/spegnimento del motore della pompa, che consente di risparmiare energia e estende la vita del motore. Negli impianti di trattamento delle acque, i VFD vengono utilizzati per controllare le pompe e i soffiatori, consentendo una regolazione precisa delle portate e dei processi di aerazione, che è essenziale per un trattamento efficace. Possono anche aiutare a mitigare problemi come Water Hammer fornendo un inizio morbido e fermarsi per le pompe.

Industriale e manifatturiero

Nel settore industriale, i pannelli VFD sono essenziali per un'ampia varietà di macchinari. Le applicazioni includono:

• Sistemi di trasporto: I VFD consentono di regolare la velocità dei trasportatori in base alle esigenze di produzione, garantendo un funzionamento regolare e una sincronizzazione con altri processi.
• Pompe, compressori e fan: Simile ai sistemi HVAC, i VFD vengono utilizzati per controllare le pompe industriali, i compressori e i ventilatori per abbinare la produzione con la domanda di processo, il risparmio di energia.
• Machine Tools: In attrezzature come miscelatori, smerigliatrici e torni, i VFD forniscono la velocità precisa e il controllo della coppia necessari per la qualità e la coerenza del prodotto.