Vfd инвертор что это
Преобразователи частоты (инверторы) VFD. Общее описание и выбор частотных преобразователей.
Преобразователь частоты (иначе частотно-регулируемый электропривод) представляет из себя статическое преобразовательное устройство, предназначенное для изменения скорости вращения асинхронных электродвигателей переменного тока.
Асинхронные электродвигатели имеют значительное преимущество перед электродвигателями постоянного тока за счет простоты конструкции и удобства обслуживания. Это обуславливает их однозначное преобладание и повсеместное применение практически во всех отраслях промышленности, энергетики и городской инфраструктуре.
Известно, что регулирование скорости вращения исполнительного механизма можно осуществлять с помощью различных устройств (способов), среди которых наиболее известны и распространены следующие:
Первые четыре способа отличются различными комбинациями из следующих недостатков:
Все указанные недостатки отсутствуют при использовании частотных преобразователей.
Регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя в этом случае производится путем изменения частоты и величины напряжения питания двигателя. КПД такого преобразования составляет около 98 %, из сети потребляется практически только активная составляющая тока нагрузки, микропроцессорная система управления обеспечивает высокое качество управления электродвигателем и контролирует множество его параметров, предотвращая возможность развития аврийных ситуаций.
На рисунке показан состав силовой части такого преобразователя частоты: входной неуправляемый выпрямитель – звено постоянного тока с LC-фильтром – автономный инвертор напряжения с ШИМ.
Это необходимо для решения стандартных проблем практически любого предприятия или организации:
Если это вентилятор или дымосос, то регулировать нужно температуру или давление воздуха, разрежение газов.
Если это конвейер, то часто бывает нужно регулировать его производительность. Если это станок, то нужно регулировать скорости подачи или главного движения.
Можно сразу выделить типовые механизмы, отличающиеся высокой эксплуатационной и экономической эффективностью при внедрении преобразователей частоты и систем автоматизации на их базе:
Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает примение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня абсолютно доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного агрегата или вентилятора.
Перспективность частотного регулирования наглядно видна из приведённого ниже рисунка.
Очень важно сделать правильный выбор преобразователя. От него будет зависеть эффективность и ресурс работы частотного преобразователя и всего электропривода в целом. В первую очередь при выборе модели преобразователя частоты следует исходить из конкретной задачи, которую должен решать электропривод, типа и мощности подключаемого электродвигателя, точности и диапазона регулирования скорости, точности поддержания момента вращения на валу двигателя, времени, отведенного для разгона и торможения, продолжительности включения и количества включений в час.
Так же, можно учитывать конструктивные особенности преобразователя, такие как размеры, форма, возможность выноса пульта управления и др.
При работе со стандартным асинхронным двигателем частотный преобразователь следует выбирать с соответствующей мощностью. Если требуется большой пусковой момент или короткое время разгона/замедления, выбирайте преобразователь частоты на ступень выше стандартного.
При выборе частотного преобразователя для работы со специальными двигателями (двигатели с тормозами, погружные двигатели, с втяжным ротором, синхронные двигатели, высокоскоростные и т.д.) следует руководствоваться, прежде всего, номинальным током преобразователя, который должен быть больше номинального тока двигателя, а также особенностями настройки параметров преобразователя. В этом случае, желательно проконсультироваться со специалистами поставщика.
Для увеличения точности поддержания момента и скорости на валу двигателя в наиболее совершенных преобразователях частоты от Delta Electronics (VFD-VE/VL/B/E/M) реализовано векторное управление, позволяющее работать с полным моментом двигателя в области нулевых частот, поддерживать скорость при переменной нагрузке без датчиков обратной связи, точно контролировать момент на валу двигателя.
Рекомендации по выбору преобразователя частоты (инвертора):
Механические характеристики асинхронного двигателя (8А/1720об/мин/12Нхм)
при использовании векторного управления в VFD022B23B при моментах близких к номинальному.
Механические характеристики асинхронного двигателя (8А/1720об/мин/12Нхм)
при использовании частотного и векторного управления в VFD022М23B
Vfd инвертор что это
Что такое преобразователь частоты переменного тока (VFD)?
Частота (Герц) напрямую связана с скоростью вращения двигателя (об/мин или RPM). Другими словами, чем быстрее частота, тем быстрее вращается ротор двигателя. Если система не требует, чтобы электродвигатель работал на полной скорости, привод VFD можно использовать для снижения частоты и напряжения в соответствии с технологическими требованиями системы и требованиями нагрузки электродвигателя. Частотный преобразователь VFD может уменьшать или увеличивать частоту вращения электродвигателя, для обеспечения требуемых параметров скорости.
Как работает преобразователь частоты?
Первичным звеном частотного преобразователя переменного переменного тока или VFD, является преобразователь тока. Преобразователь тока состоит из шести диодов, которые аналогичны обратным клапанам, используемым в системах водопровода. Они позволяют току течь только в одном направлении; Направление тока изображено на знаке диода в виде стрелки. Например, когда напряжение А-фазы (по аналогии с системой водопровода напряжение можно представить как давление) выше, напряжение фазы B или C, тогда соответствующий диод откроется. Когда напряжение В-фазы становится выше, чем на фазе А, то диод В-фазы откроется, и диод А-фазы закроется. То же самое верно для 3-х диодов с отрицательной стороны шины. Таким образом, мы получаем шесть текущих «импульсов», поскольку каждый диод открывается и закрывается. Это называется «шестиимпульсным VFD», который является стандартной конфигурацией для текущих частотно-регулируемых приводов.
Предположим, что привод работает от напряжения сети 480 В. Значение 480В – является среднеквадратичной. Пики в сети со среднеквадратичным напряжением 480 В составляют 679 В. Как вы можете видеть, у шины преобразователя частоты есть напряжение постоянного тока с пульсацией переменного тока. Напряжение пробегает величины приблизительно от 580 В до 680 В.
Мы можем избавиться от пульсации переменного тока на шине постоянного тока, добавив конденсатор. Конденсатор работает аналогично резервуару или аккумулятору в системе воснабжения. Этот конденсатор поглощает пульсацию переменного тока и обеспечивает плавное постоянное напряжение. Пульсация переменного тока на шине постоянного тока обычно составляет менее 3 вольт. Таким образом, напряжение на шине постоянного тока становится примерно «650 В постоянного тока». Фактическое напряжение будет зависеть от напряжения питающей двигатель сети переменного тока, уровня дисбаланса напряжения в электрический сети, нагрузки двигателя, полного сопротивления системы, а также любых других дросселей или гармонических фильтров привода.
Преобразователь диодного моста, который преобразует переменное напряжение в постоянное, иногда называют просто «конвертером». Звено, преобразующее постоянный ток обратно в переменный, также является преобразователем, но чтобы отличить его от диодного преобразователя, его обычно называют «инвертором».
Обратите внимание, что в реальном преобразователе частоты переменного тока показанные переключатели фактически будут транзисторами.
Когда мы закрываем один из верхних переключателей в инверторе, соответствующая фаза двигателя подключается к положительной шине постоянного тока, и напряжение на этой фазе становится положительным. Когда мы закрываем один из нижних переключателей в преобразователе, фаза подключается к отрицательной шине постоянного тока и становится отрицательной. Таким образом, мы можем делать положительной или отрицательной любую фазу на двигателе, а соответственно и генерировать любую желаемую частоту. Итак, мы можем сделать любую фазу положительной, отрицательной или нулевой.
Синяя синусоидальная волна показана только для сравнения. Привод на самом деле не генерирует эту синусоидальную волну.
Обратите внимание, что выходной сигнал преобразователя частоты имеет «прямоугольную» форму волны. Привод VFD не может генерировать идеальный синусоидальный сигнал. Этот прямоугольный сигнал естественно не будет хорошим вариантом для систем распределения общего назначения, но вполне подходит для электродвигателя.
Если мы хотим уменьшить частоту двигателя до 30 Гц, то мы просто медленне переключаем транзисторы инвертора. Но, если мы уменьшаем частоту до 30 Гц, то мы также должны уменьшить напряжение до 240 В для поддержания отношения В/Гц. Каким же образом мы будем уменьшать напряжение, если у нас есть только напряжение постоянного тока в 650 В?
Это принцип называется Широтно Импульсной Модуляцией или ШИМ. Представьте себе, что мы можем контролировать давление в системе водоснабжения, поворачивая затвор на высокой скорости. Хотя это не было бы практично для системы водоснабжения, оно отлично работает для Преобразователя частоты VFD. Обратите внимание, что в течение первого цикла напряжение будет лишь половину времени и нулевым вторую половину цикла. Таким образом, среднее напряжение составляет половину 480 В или 240 В. Путем импульсного выхода мы можем добиться любого среднего напряжения на выходе частотного преобразователя VFD.
Для чего использовать преобразователь частоты переменного тока VFD?
Сокращение потребления энергии и затрат на лектроэнергию.
Если у вас есть применение, которое не требует постоянной работы на максимальной скорости, вы можете сократить энергозатраты, управляя двигателем с помощью частотно-регулируемого привода, что является одним из преимуществ преобразователей частоты. Преобразователь частоты переменного тока VFD позволяет вам сопоставлять скорость электродвигателя с требуемой нагрузкой. На сегодняшний момент нет другого, более эффективного способа управления электродвигателем переменного тока, который позволит выполнить это.
На сегодняшний момент потребление электроэнергии электродвигателями составляет более 65% мирового энергопотребления. Оптимизация систем управления двигателем путем применения частотных преобразователей способна добится снижения энергопотребления в некоторых случаях до 70%. Кроме того, использование преобразователя частоты улучшает качество продукции и снижает издержки производства.
Увеличение производства за счет более жесткого контроля технологических процессов.
Управляя двигателями с максимальной эффективностью, в технологическом цикле будет происходить меньшее количество ошибок, меньше простоев, что в свою очередь обеспечит более высокий уровень дохода. Так, например, на конвейерах и ремнях с помощью частотного регулирования вы устраняете рывки при запуске, позволяя использовать сквозной старт.
Увеличьте срок службы оборудования и уменьшите обслуживание.
Ваше оборудование будет работать дольше и иметь меньше времени простоя из-за технического обслуживания благодаря оптимальному управлению частотой и напряжением. Частотный преобразователь также будет обеспечивать оптимальную защиту электродвигателя от электротермические перегрузок, пропадания фазы, перенапряжения и т. д. Также чатотный преобразователь обеспечит плавный запуск двигателя устранив возможные ударные нагрузки.
Что такое преобразователь частоты переменного тока (VFD)?
Преобразователь частоты (VFD) — это тип частотно-регулируемого привода, который управляет электродвигателем, изменяя частоту и напряжение, подаваемые на электродвигатель. Аббревиатуру VFD также подразумевает под собой следующие синонимы: привод с переменной скоростью, частотно-регулируемый привод, преобразователь частоты, привод переменного тока, микропривод и инвертор.
Частота (Герц) напрямую связана с скоростью вращения двигателя (об./мин. или RPM). Другими словами, чем быстрее частота, тем быстрее вращается ротор двигателя. Если система не требует, чтобы электродвигатель работал на полной скорости, привод VFD можно использовать для снижения частоты и напряжения в соответствии с технологическими требованиями системы и требованиями нагрузки электродвигателя. Частотный преобразователь VFD может уменьшать или увеличивать частоту вращения электродвигателя, для обеспечения требуемых параметров скорости.
Как работает преобразователь частоты?
Первичным звеном частотного преобразователя переменного переменного тока или VFD, является преобразователь тока. Преобразователь тока состоит из шести диодов, которые аналогичны обратным клапанам, используемым в системах водопровода. Они позволяют току течь только в одном направлении; Направление тока изображено на знаке диода в виде стрелки. Например, когда напряжение А-фазы (по аналогии с системой водопровода напряжение можно представить как давление) выше, напряжение фазы B или C, тогда соответствующий диод откроется. Когда напряжение В-фазы становится выше, чем на фазе А, то диод В-фазы откроется, и диод А-фазы закроется. То же самое верно для 3-х диодов с отрицательной стороны шины. Таким образом, мы получаем шесть текущих «импульсов», поскольку каждый диод открывается и закрывается. Это называется «шестиимпульсным VFD», который является стандартной конфигурацией для текущих частотно-регулируемых приводов.
Предположим, что привод работает от напряжения сети 480 В. Значение 480В — является среднеквадратичной. Пики в сети со среднеквадратичным напряжением 480 В составляют 679 В. Как вы можете видеть, у шины преобразователя частоты есть напряжение постоянного тока с пульсацией переменного тока. Напряжение пробегает величины приблизительно от 580 В до 680 В.
Мы можем избавиться от пульсации переменного тока на шине постоянного тока, добавив конденсатор.Конденсатор работает аналогично резервуару или аккумулятору в системе воснабжения. Этот конденсатор поглощает пульсацию переменного тока и обеспечивает плавное постоянное напряжение. Пульсация переменного тока на шине постоянного тока обычно составляет менее 3 вольт. Таким образом, напряжение на шине постоянного тока становится примерно «650 В постоянного тока». Фактическое напряжение будет зависеть от напряжения питающей двигатель сети переменного тока, уровня дисбаланса напряжения в электрический сети, нагрузки двигателя, полного сопротивления системы, а также любых других дросселей или гармонических фильтров привода.
Преобразователь диодного моста, который преобразует переменное напряжение в постоянное, иногда называют просто «конвертером». Звено, преобразующее постоянный ток обратно в переменный, также является преобразователем, но чтобы отличить его от диодного преобразователя, его обычно называют «инвертором».
Обратите внимание, что в реальном преобразователе частоты переменного тока показанные переключатели фактически будут транзисторами
Когда мы закрываем один из верхних переключателей в инверторе, соответствующая фаза двигателя подключается к положительной шине постоянного тока, и напряжение на этой фазе становится положительным. Когда мы закрываем один из нижних переключателей в преобразователе, фаза подключается к отрицательной шине постоянного тока и становится отрицательной. Таким образом, мы можем делать положительной или отрицательной любую фазу на двигателе, а соответственно и генерировать любую желаемую частоту. Итак, мы можем сделать любую фазу положительной, отрицательной или нулевой.
Синяя синусоидальная волна показана только для сравнения. Привод на самом деле не генерирует эту синусоидальную волну
Обратите внимание, что выходной сигнал преобразователя частоты имеет «прямоугольную» форму волны. Привод VFD не может генерировать идеальный синусоидальный сигнал. Этот прямоугольный сигнал естественно не будет хорошим вариантом для систем распределения общего назначения, но вполне подходит для электродвигателя.
Если мы хотим уменьшить частоту двигателя до 30 Гц, то мы просто медленне переключаем транзисторы инвертора. Но, если мы уменьшаем частоту до 30 Гц, то мы также должны уменьшить напряжение до 240 В для поддержания отношения В/Гц. Каким же образом мы будем уменьшать напряжение, если у нас есть только напряжение постоянного тока в 650 В?
Это принцип называется Широтно Импульсной Модуляцией или ШИМ. Представьте себе, что мы можем контролировать давление в системе водоснабжения, поворачивая затвор на высокой скорости. Хотя это не было бы практично для системы водоснабжения, оно отлично работает для Преобразователя частоты VFD. Обратите внимание, что в течение первого цикла напряжение будет лишь половину времени и нулевым вторую половину цикла. Таким образом, среднее напряжение составляет половину 480 В или 240 В. Путем импульсного выхода мы можем добиться любого среднего напряжения на выходе частотного преобразователя VFD.
Для чего использовать преобразователь частоты переменного тока VFD?
Сокращение потребления энергии и затрат на лектроэнергию.
Если у вас есть применение, которое не требует постоянной работы на максимальной скорости, вы можете сократить энергозатраты, управляя двигателем с помощью частотно-регулируемого привода, что является одним из преимуществ преобразователей частоты. Преобразователь частоты переменного тока VFD позволяет вам сопоставлять скорость электродвигателя с требуемой нагрузкой. На сегодняшний момент нет другого, более эффективного способа управления электродвигателем переменного тока, который позволит выполнить это.
На сегодняшний момент потребление электроэнергии электродвигателями составляет более 65% мирового энергопотребления. Оптимизация систем управления двигателем путем применения частотных преобразователей способна добится снижения энергопотребления в некоторых случаях до 70%. Кроме того, использование преобразователя частоты улучшает качество продукции и снижает издержки производства.
Увеличение производства за счет более жесткого контроля технологических процессов.
Управляя двигателями с максимальной эффективностью, в технологическом цикле будет происходить меньшее количество ошибок, меньше простоев, что в свою очередь обеспечит более высокий уровень дохода. Так, например, на конвейерах и ремнях с помощью частотного регулирования вы устраняете рывки при запуске, позволяя использовать сквозной старт.
Увеличьте срок службы оборудования и уменьшите обслуживание.
Ваше оборудование будет работать дольше и иметь меньше времени простоя из-за технического обслуживания благодаря оптимальному управлению частотой и напряжением. Частотный преобразователь также будет обеспечивать оптимальную защиту электродвигателя от электротермические перегрузок, пропадания фазы, перенапряжения и т. д. Также чатотный преобразователь обеспечит плавный запуск двигателя устранив возможные ударные нагрузки.
Преобразователи частоты (инверторы) VFD. Общее описание серий.
Преобразователи частоты (инверторы) VFD-B – универсальная (общее применение)
Векторное управление в разомкнутом и замкнутом контуре;
Автотестирование двигателя;
Управление группой электродвигателей
Преобразователи частоты (инверторы) VFD-VE – серво-векторная (максимум функций и возможностей)
Предназначена для решения сложных задач регулирования в контурах скорости, момента и положения.
Встроенный контур позиционирования позволяет использовать данный тип преобразователя для задач сервопривода.
Преобразователи частоты (инверторы) VFD-F – для насосов и вентиляторов
Перегрузка 120% в течение 1 мин.;
Автоматическое энергосбережение при работе с насосами и вентиляторами
Преобразователи частоты (инверторы) VFD-G – для компрессоров и экструдеров
Преобразователи частоты (инверторы) VFD-VL – для лифтов
Преобразователи частоты (инверторы) VFD-E – модульная и функциональная (компактное модульное исполнение)
Вольт-частотный и векторный алгоритмы управления; автотестирование и определение параметров двигателя при векторном управлении
Преобразователи частоты VFD-EL – новая серия экономичных преобразователей частоты (замена VFD-L, VFD-S)
Преобразователи частоты VFD-EL предназначенны для решения несложных задач с применением привода переменного тока. Например, таких как управление скоростью насосов и вентиляторов малой мощности, ленточных транспортеров, вращателей, небольших механо-обрабатывающих станков, и т.д.
Функционально и конструктивно серия преобразователей частоты VFD-EL способна заменить собой две старые серии (Delta Electronics VFD-L и Delta Electronics VFD-S), имея ряд технических преимуществ перед ними и находясь в том же ценовом диапазоне.
Преобразователи частоты (инверторы) VFD-M – компактные и функциональные
Преобразователи частоты VFD-S – компактная и экономичная
7 предустановленных скоростей; встроенный потенциометр
Преобразователи частоты (инверторы) VFD-L – миниатюрная
Шкафы управления на основе частотных преобразователей серии VFD.
Любой из преобразователей частоты вышеперечисленных серий может быть полностью укомплектован всеми необходимыими опциями (быстродействующими предохранителями, контакторами, дросселями, тормозными резисторами), смонтирован в шкаф управления и поставляться как готовое изделие. ООО «Электропроект» изготавливет и поставляет шкафы управления на основе частотных преобразователей по требованиям заказчика.
ЧРП используются в самых разных приложениях, от небольших бытовых приборов до больших компрессоров. Около 25% мировой электроэнергии потребляется электродвигателями в промышленных приложениях. Системы, использующие частотно-регулируемые приводы, могут быть более эффективными, чем системы, использующие дросселирование потока жидкости, например, в системах с насосами и регулировкой заслонки для вентиляторов. Однако проникновение на глобальный рынок всех применений частотно-регулируемых приводов относительно невелико.
За последние четыре десятилетия технология силовой электроники позволила снизить стоимость и размер частотно-регулируемого привода и повысила производительность за счет достижений в области полупроводниковых коммутационных устройств, топологий приводов, методов моделирования и управления, а также аппаратного и программного обеспечения управления.
СОДЕРЖАНИЕ
Описание и работа системы
Двигатель переменного тока
Контроллер
Достижения в области контроллеров привели к резкому увеличению номинальных значений напряжения и тока, а также частоты коммутации твердотельных силовых устройств за последние шесть десятилетий. Представленный в 1983 году биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) за последние два десятилетия стал доминировать в частотно-регулируемых приводах в качестве переключающего устройства инвертора.
Две другие платформы управления приводом, векторное управление и прямое управление крутящим моментом (DTC), регулируют величину напряжения двигателя, угол от задания и частоту, чтобы точно контролировать магнитный поток двигателя и механический крутящий момент.
Хотя пространственно-векторная широтно-импульсная модуляция (SVPWM) становится все более популярной, синусоидальная PWM (SPWM) является наиболее простым методом, используемым для изменения напряжения (или тока) и частоты двигателя привода. При управлении SPWM (см. Рис.1) квазисинусоидальный выход с переменной шириной импульса создается из пересечений пилообразного несущего сигнала с модулирующим синусоидальным сигналом, который может изменяться по рабочей частоте, а также по напряжению (или току). ).
Базовый контроллер привода может быть сконфигурирован для выборочного включения таких дополнительных силовых компонентов и принадлежностей, как показано ниже:
Интерфейс оператора
Контроль скорости
Программирование ЧРП
В зависимости от модели рабочие параметры частотно-регулируемого привода могут быть запрограммированы с помощью специального программного обеспечения для программирования, внутренней клавиатуры, внешней клавиатуры или SD-карты. ЧРП часто блокируют большинство программных изменений во время работы. Типичные параметры, которые необходимо установить, включают: информацию с паспортной таблички двигателя, источник задания скорости, источник управления включением / выключением и управление торможением. Для частотно-регулируемых приводов также характерно предоставление отладочной информации, такой как коды неисправностей и состояния входных сигналов.
Запуск и поведение программного обеспечения
Работа привода
Ссылаясь на прилагаемую таблицу, приводные приложения можно разделить на одноквадрантные, двухквадрантные или четырехквадрантные; четыре квадранта диаграммы определены следующим образом:
В большинстве приложений используются одноквадрантные нагрузки, работающие в квадранте I, такие как нагрузки с переменным крутящим моментом (например, центробежные насосы или вентиляторы) и определенные нагрузки с постоянным крутящим моментом (например, экструдеры).
В некоторых приложениях используются двухквадрантные нагрузки, работающие в квадрантах I и II, где скорость положительная, но крутящий момент меняет полярность, как в случае замедления вентилятора быстрее, чем естественные механические потери. Некоторые источники определяют двухквадрантные приводы как нагрузки, работающие в квадрантах I и III, где скорость и крутящий момент имеют одинаковую (положительную или отрицательную) полярность в обоих направлениях.
Некоторые высокопроизводительные приложения включают четырехквадрантные нагрузки (квадранты с I по IV), где скорость и крутящий момент могут быть в любом направлении, например, в подъемниках, лифтах и холмистых конвейерах. Регенерация может происходить только в шине промежуточного контура привода, когда напряжение инвертора меньше по величине, чем обратная ЭДС двигателя, напряжение инвертора и обратная ЭДС имеют одинаковую полярность.
При использовании частотно-регулируемого привода последовательность остановки прямо противоположна последовательности запуска. Частота и напряжение, подаваемые на двигатель, снижаются с контролируемой скоростью. Когда частота приближается к нулю, двигатель отключается. Доступен небольшой тормозной момент, чтобы помочь замедлить нагрузку немного быстрее, чем она остановилась бы, если бы двигатель просто выключили и позволили двигаться по инерции. Дополнительный тормозной момент можно получить, добавив тормозную цепь (резистор, управляемый транзистором) для рассеивания энергии торможения. С четырехквадрантным выпрямителем (активный входной каскад) частотно-регулируемый привод может тормозить нагрузку, прикладывая обратный крутящий момент и возвращая энергию в линию переменного тока.
Преимущества
Экономия энергии
Многие приложения с нагрузкой на двигатели с фиксированной скоростью, которые питаются напрямую от сети переменного тока, могут экономить энергию, когда они работают с переменной скоростью с помощью частотно-регулируемого привода. Такая экономия затрат на энергию особенно заметна в центробежных вентиляторах и насосах с регулируемым крутящим моментом, где крутящий момент и мощность нагрузки изменяются соответственно квадрату и кубу скорости. Это изменение приводит к значительному снижению мощности по сравнению с режимом работы с фиксированной скоростью при относительно небольшом снижении скорости. Например, при скорости 63% нагрузка двигателя потребляет только 25% своей мощности на полной скорости. Это уменьшение происходит в соответствии с законами сродства, которые определяют взаимосвязь между различными переменными центробежной нагрузки.
В Соединенных Штатах примерно 60-65% электроэнергии используется для питания двигателей, 75% из которых приходится на вентилятор, насос и компрессор с регулируемым крутящим моментом. Восемнадцать процентов энергии, используемой в 40 миллионах двигателей в США, можно сэкономить с помощью эффективных технологий повышения энергоэффективности, таких как частотно-регулируемые приводы.
Только около 3% от общей установленной базы двигателей переменного тока имеют приводы переменного тока. Однако, по оценкам, приводная техника применяется в 30-40% всех вновь устанавливаемых двигателей.
Распределение энергопотребления по всему миру установок с двигателями переменного тока показано в следующей таблице:
Приводы переменного тока используются для улучшения процессов и качества в промышленных и коммерческих приложениях, таких как ускорение, поток, мониторинг, давление, скорость, температура, напряжение и крутящий момент.
Нагрузки с фиксированной скоростью подвергают двигатель воздействию высокого пускового момента и скачков тока, которые до восьми раз превышают ток полной нагрузки. Вместо этого приводы переменного тока постепенно увеличивают скорость двигателя до рабочей, чтобы снизить механические и электрические нагрузки, снизить затраты на техническое обслуживание и ремонт и продлить срок службы двигателя и приводимого в действие оборудования.
Приводы с регулируемой скоростью также могут запускать двигатель по специальным схемам, чтобы дополнительно минимизировать механические и электрические нагрузки. Например, шаблон S-образной кривой может быть применен к приложению конвейера для более плавного управления замедлением и ускорением, что уменьшает люфт, который может возникать при ускорении или замедлении конвейера.
Факторы производительности, благоприятствующие использованию приводов постоянного тока по сравнению с приводами переменного тока, включают такие требования, как непрерывная работа на низкой скорости, четырехквадрантная работа с регенерацией, частые процедуры ускорения и замедления, а также необходимость защиты двигателя во взрывоопасных зонах. В следующей таблице сравниваются приводы переменного и постоянного тока по определенным ключевым параметрам: