Hej! Ako dodávateľ VFD (variabilná frekvencia) som videl z prvej ruky, ako tieto šikovné zariadenia môžu mať veľký vplyv na mechanické napätie motorov. Preto sa poďme na to, ako VFD ovplyvňuje mechanické napätie na motore.
Čo je vlastne VFD?
Predtým, ako skočíme do mechanického stresu, rýchlo prejdeme, čo je VFD. VFD je zariadenie, ktoré riadi rýchlosť elektrického motora zmenou frekvencie a napätia, ktoré je dodané. Je to ako spínač pre váš motor, ktorý vám umožní upraviť jeho rýchlosť podľa vašich potrieb. Či už prevádzkujete aTrojfázová VFDpre priemyselné nastavenie alebo aPohon s premenlivou rýchlosťou pre jednofázový motorV prípade menšej aplikácie ponúka VFD veľa flexibility.
Ako VFD znižujú mechanické napätie
Mäkký štart
Jedným z najväčších spôsobov, ako VFD znižuje mechanické napätie, je mäkký štart. Keď motor začne priamo cez čiaru (bez VFD), zažije obrovský výskyt prúdu. Tento náhly nárast môže spôsobiť veľa mechanického namáhania na komponentoch motora, ako sú ložiská, hriadele a spojky. Je to ako zabiť nohu na plynový pedál v aute - na motor a hnaciu súpravu kladie veľa zaťaženia.
Pri VFD sa motor začína postupne. VFD pomaly zvyšuje frekvenciu a napätie, čo umožňuje motoru hladko dosiahnuť svoju prevádzkovú rýchlosť. Tento jemný štart znižuje dôraz na mechanické komponenty, ktoré môžu rozšíriť životnosť motora a znížiť náklady na údržbu. Napríklad v systéme dopravného pásu môže mäkký začiatok zabrániť trhaniu pásu a zníženiu opotrebenia a trhliny na kladkách a ložiskách.
Riadenie rýchlosti
Ďalším spôsobom, ako VFD pomáha pri mechanickom napätí, je poskytnutie presnej kontroly rýchlosti. V mnohých aplikáciách nemusia motory neustále bežať plnou rýchlosťou. Napríklad ventilátor vo ventilačnom systéme bude musieť väčšinu času bežať iba polovičnou rýchlosťou. Použitím VFD na nastavenie rýchlosti motora môžete znížiť mechanické napätie na lopatkách ventilátora a samotného motora.
Prevádzka motora pri nižšej rýchlosti tiež znižuje odstredivé sily pôsobiace na rotujúce časti. Tieto sily môžu spôsobiť vibrácie a stres na ložiskách a hriadeľoch. Udržiavaním rýchlosti pod kontrolou môžete tieto problémy minimalizovať a zabezpečiť spoľahlivejšiu prevádzku. A3,7 kW VFDMôže byť skvelou voľbou pre aplikácie, kde potrebujete kontrolovať rýchlosť motora v tomto rozsahu.
Ovládanie krútiaceho momentu
VFD tiež ponúkajú reguláciu krútiaceho momentu, čo je rozhodujúce pre zníženie mechanického napätia. Krútiaci moment je rotačná sila, ktorú produkuje motor. V niektorých aplikáciách, ako sú čerpadlá a kompresory, sa zaťaženie motora môže meniť. Bez VFD môže motor musieť produkovať viac krútiaceho momentu, ako je potrebné, čo môže viesť k zvýšenému mechanickému napätiu.
VFD môže upraviť výstup krútiaceho momentu motora na základe zaťaženia. Keď je zaťaženie svetlo, VFD znižuje krútiaci moment, čo znižuje napätie na komponentoch motora. Keď sa zaťaženie zvýši, VFD môže zvýšiť krútiaci moment, aby uspokojil dopyt. Toto dynamické ovládanie krútiaceho momentu pomáha udržiavať motor v prevádzke efektívne a znižuje opotrebenie.
Potenciálne zvýšenie mechanického napätia
Harmonika
Aj keď VFD ponúkajú veľa výhod z hľadiska zníženia mechanického stresu, môžu tiež predstavovať niektoré problémy. Jedným z nich sú harmonické. VFD používajú výkonovú elektroniku na prevod prichádzajúceho striedavého výkonu na DC a potom späť na AC pri premenlivej frekvencii. Tento proces môže generovať harmonické, čo sú elektrické frekvencie, ktoré sú násobkami základnej frekvencie.
Tieto harmonické môžu spôsobiť ďalšie teplo a vibrácie v motore. Teplo môže zvýšiť teplotu vinutia motora, čo môže znížiť izolačnú životnosť a zvýšiť riziko zlyhania. Vibrácie môžu tiež spôsobiť mechanické napätie na komponentoch motora, najmä ložísk a hriadeľov. Moderné VFD však často prichádzajú so zabudovanými filtrami, aby sa znížil harmonický obsah a minimalizoval tieto problémy.
Rezonancia
Ďalším potenciálnym problémom je rezonancia. Rezonancia sa vyskytuje, keď sa frekvencia výstupu VFD zhoduje s prirodzenou frekvenciou motora alebo mechanického systému, ktorý riadi. Ak k tomu dôjde, môžu sa zosilniť vibrácie, čo spôsobuje nadmerné mechanické napätie.
Aby sa predišlo rezonancii, je dôležité správne veľkosť a vybrať VFD a motor. VFD by mal byť schopný prevádzkovať v širokom rozsahu frekvencií, aby sa zabránilo uviaznutiu pri rezonančnej frekvencii. Okrem toho by mal byť mechanický systém navrhnutý tak, aby mal prirodzenú frekvenciu, ktorá je mimo prevádzkového rozsahu VFD.
Príklady v reálnom svete
Pozrime sa na niekoľko príkladov skutočného sveta, ako môžu VFD ovplyvniť mechanické stresy.
HVAC systémy
V systémoch HVAC (zahrievanie, ventilácia a klimatizácia) sa VFD bežne používajú na reguláciu rýchlosti ventilátorov a čerpadiel. Použitím VFD môže systém upraviť prúdenie vzduchu a prietok vody na základe skutočného dopytu. To nielen šetrí energiu, ale tiež znižuje mechanické namáhanie ventilátorov a čerpadiel.
Napríklad vo veľkej kancelárskej budove je možné ventiláciu ovládať VFD. Počas hodín mimo špičky, keď v budove je menej ľudí, môžu fanúšikovia bežať nižšou rýchlosťou. To znižuje dôraz na lopatky ventilátora a motor a tiež šetrí energiu.
Priemyselné čerpadlá
V priemyselných aplikáciách sa čerpadlá často používajú na pohyb tekutín. VFD sa môže použiť na kontrolu rýchlosti čerpadla na základe požadovaného prietoku. To pomáha znižovať mechanické namáhanie na obežníku, ložiskách a tesneniach čerpadla.
Napríklad vo vodnej úpravy sa môže VFD použiť na reguláciu rýchlosti čerpadiel, ktoré pohybujú vodou prostredníctvom procesu spracovania. Upravením rýchlosti podľa prietoku vody môže čerpadlo fungovať efektívnejšie a s menším mechanickým napätím.
Záver
Záverom možno povedať, že VFD môžu mať významný vplyv na mechanické napätie motorov. Na jednej strane ponúkajú mnoho výhod, ako je mäkký štart, riadenie rýchlosti a riadenie krútiaceho momentu, ktoré môžu znížiť napätie na komponentoch motora a predĺžiť jeho životnosť. Na druhej strane môžu predstavovať problémy, ako je harmonika a rezonancia, ktoré je potrebné starostlivo spravovať.
Ak uvažujete o použití VFD pre svoju motorickú aplikáciu, je dôležité zvoliť správny VFD a uistiť sa, že je správne nainštalovaný a nakonfigurovaný. Ako dodávateľ VFD som tu, aby som vám pomohol urobiť správny výber a zabezpečiť, aby váš motor bežal hladko a efektívne. Ak máte akékoľvek otázky alebo máte záujem o kúpu VFD, neváhajte ma osloviť, aby ste sa mohli porozprávať o vašich konkrétnych potrebách a o tom, ako môžeme spolupracovať, aby sme získali najlepšie riešenie pre vašu aplikáciu.
Odkazy
- Fitzgerald, AE, Kingsley, C., & Umans, SD (2003). Elektrické stroje. McGraw-Hill.
- Krause, PC, Wasynczuk, O., & Sudhoff, SD (2002). Analýza elektrických strojov a hnacích systémov. Wiley-Interscience.
- Chapman, SJ (2012). Základy elektrických strojov. McGraw-Hill.