Sadece bir gaz pozisyonu ile bir araba sürdüğünü düşünün: ileriye doğru tam hız. Bu yaklaşım enerjiyi harcar ve araca aşırı aşınmaya neden olur.Geleneksel başlangıç yöntemleri bu "tam gaz" yaklaşımına benzer şekilde çalışır.Değişken Frekans Sürücüleri'nin (VFD'ler) tanıtımı bu manzarayı tamamen değiştirdi.VFD'ler, gerçek gereksinimlere dayanan motor hızının ve torkunun kesin kontrolünü sağlar, enerji tasarrufu, ekipman ömrünün uzatılması ve verimliliğin arttırılması.

Geleneksel AC motor başlatma yöntemleri, tam voltajı doğrudan motora uygulayarak anında maksimum hıza ulaşmasına neden olur.Bu "sert başlangıç" sadece elektrik şebekelerini bozan büyük akımlar üretmekle kalmaz, aynı zamanda motorlara ve tahrik edilen ekipmanlara da önemli mekanik stres yaratırVFD'ler bu sorunları hem motorun frekansını hem de motorun verdiği voltajı kontrol ederek çözüyor ve bu da hassas hız düzenlemesini mümkün kılıyor.

AC indüksiyon motorlarının dönüş hızı iki önemli faktöre bağlıdır: güç kaynağı frekansı ve motor içindeki manyetik kutup çiftlerinin sayısı.Motor hızı (RPM) ve frekans (Hz) arasında doğrudan orantılı bir ilişki vardır, formül ile ifade edilir:

Hız (RPM) = (120 × Frekans) / Kutup sayısı

Örneğin, 60Hz güç sistemleri olan ülkelerde, standart iki kutuplu bir motor yaklaşık 3600 RPM'de çalışır.Bu, motorun direği konfigürasyonunu değiştirmeden besleme frekansını ayarlayarak motor hızının kontrol edilebileceği anlamına gelir..

Birçok endüstriyel uygulama, motorların maksimum hızda sürekli çalışmasını gerektirmez. Geleneksel hız azaltma yöntemleri şunları içerir:

Mekanik dişli redüktörleri:Bunlar, çıkış hızını azaltmak ve tork artırmak için dişli trenleri kullanır. Basit olsalar da düzenli yağlama gerektirir, esneklik eksikliği, titreşim / gürültü üretir,ve uzun mesafe güç aktarımı için pratik olmadığını kanıtlar..

Motor kutuplarının artması:Hız azaltımı, motorun içine manyetik kutup çiftleri ekleyerek elde edilir. Bu frekans ayarlamalarından kaçınırken, motor tasarımını karmaşıklaştırır ve sınırlı kontrol hassasiyeti sunar.Bazı transistör tabanlı sistemler hız değişimi için kutupları değiştirebilir, ama kontrol nispeten kaba kalır.

Değişken frekanslı sürücüler:Hem frekans hem de voltaj ayarlayarak, VFD'ler eşsiz esneklik ve hassasiyet sunar.Enerji tüketimini önemli ölçüde azaltırken pürüzsüz bir ivme / yavaşlamayı sağlar.

Mekanik veya kutup değiştirme yöntemleriyle karşılaştırıldığında, VFD'ler, çeşitli endüstriyel ve ticari uygulamalarda değişen operasyonel taleplere uyarlanan gerçek zamanlı hız ayarlama yetenekleri sağlar.

VFD'ler, motorlu uygulamaların olağanüstü geniş bir yelpazesine hizmet eder:

EndüstriyelEkstrüderler, elektrikli vinçler, roller coasterlar ve mekanik boğalar, hız / tork kontrolünde VFD hassasiyetinden yararlanır ve hem üretkenliği hem de çıkış kalitesini arttırır.

Ticari:Temel olarak pompa sistemlerinde ve HVAC ekipmanlarında uygulanan VFD'ler, enerji verimli sıvı işleme yönelik su akışı/seviye kontrolünü optimize eder.sıcaklık/nem gereksinimlerine göre fan hızlarını otomatik olarak ayarlarlar., enerji kullanımını arttırırken işletme maliyetlerini düşürür. Yeşil teknoloji olarak tanınır.

Standart bir VFD aşağıdaki temel unsurları içerir:

Giriş Akım Transformörleri:Giriş / çıkış akım diferansiyellerini karşılaştırarak zemin hatalarını tespit etmek için gelen akımı izleyin.

Düzleştiriciler (Dönüştürücü):Tipik olarak AC girişini DC'ye dönüştüren altı impulslu bir diyot dizisi.

DC otobüsü:Kondansatörler ve dirençler, inverterlere istikrarlı güç sağlayarak DC voltajını düzeltir. Kondansatörler enerjiyi filtre eder / depolarken, dirençler kondansatörler arasındaki voltajı dengeler.Ön şarj devreleri, kondansatörleri akım sınırlayıcı dirençler aracılığıyla kademeli olarak şarj ederek başlangıç sırasında hasarlı akım akımlarını önler.

Dönüştürücü:İzole Kapı Bipolar Transistörler (IGBT), çıkış frekansını / voltajını kontrol eden Puls Genişliği Modülasyonu (PWM) tekniklerini kullanarak DC'yi değişken frekanslı AC'ye dönüştürür.

VFD'lerin birincil anahtarlama cihazları olarak, IGBT'ler hızlı ve verimli akım kontrolünü sağlar.sonra gerilim kaldırıldığında veya tersine döndüğünde akımı engelleyin.

PWM teknolojisi, analog kontrol sinyalleri oluşturmak için darbeler genişliklerini modüle eder.Motor hızını/yönünü yöneten çıkış frekansı/faz ilişkileri oluşturmak için altı IGBT (DC otobüsünün pozitif/negatif raylarına bağlı) alternatif iletme.

PWM çıkışının çalışma döngüsü (yüksek zamana karşı toplam süre oranı) etkin voltaj büyüklüğünü belirler.frekans değişimi motor RPM'leri kontrol ederken hepsi mikroprosesör tabanlı kontrol programları tarafından yönetilir..

Doğru VFD seçimi eşleşmeyi gerektirir:

• Motor gücü/gerilim değerleri
• Yük özellikleri (daimi/değişken tork)
• Çevre koşulları
• Kontrol gereksinimleri (PID, çok hızlı)
• Koruma özellikleri (aşırı akım, termal vb.)

Gelişen eğilimler arasında daha verimli IGBT'ler, kompakt tasarımlar, gelişmiş teşhislerle daha akıllı kontroller ve yenilenebilir enerjiler / elektrikli araçlarda genişletilmiş uygulamalar yer almaktadır.

Enerji maliyetlerinin artmasıyla ve çevresel endişelerin artmasıyla, VFD teknolojisi endüstriyel üretkenlik ve sürdürülebilir operasyonlarda dünya çapında giderek daha önemli bir rol oynayacaktır.