VFD 給電 AC 誘導機

Electrical Engineering

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Overview

ソース: アリ バッツィ、電気工学科大学コネチカット州ストーズ、ct 検査

可変的な頻度ドライブ (Vfd) が調節可能速度ドライブの種類ほとんどの AC 誘導モータの電源に標準装備になっています。Vfd は産業およびオートメーション アプリケーションで共通していると通常速度、トルク、モータのロバスト制御を提供する、モードを配置したり。Vfd をテストし、この実験のフォーカス速度と一定電圧周波数(v/f)制御開ループ制御でシミュレートします。誘導電動機が定格ステータ磁束で通常動作し、このフラックスはV/f比にほぼ比例します。一定の固定子磁束を維持するために電圧および周波数固定子に適用はV/f比をある一定の比率で維持されます。この実験で使用されている蛍光表示管は 1 hp 安川 V1000 ドライブが、手順が最も市販汎用ドライブに適用されます。

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JoVE Science Education Database. 電気工学. VFD 給電 AC 誘導機. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

Vfd には通常 AC/DC 変換、直流/交流反転のインバーター ステージが続くため整流器の段階が含まれます。インバーターや整流器は、単相モータを供給する単相または三相三相モーターを供給する可能性があります。整流器には、VFD とモーターはグリッドから引き込まれる VFD とモーター電流を減らすために、整流器を供給グリッド側から高力率で見られているので力率補正段階もあります。通常、インバーターは正弦波に近い非常にスイッチング パターンは、パルス幅変調 (PWM) を切り替えられます。PWM インバーターからモーターに供給される電圧なりますライン給電するほとんどのモータが設計されているので、正弦波に十分に近いモーター参照電圧 (すなわち、直接グリッドによって供給される)。PWM の切り替え、VFD は、モーターと電圧の大きさに正弦波の周波数を自動的に制御することによってまたはユーザー入力に基づいて調整できます。ほとんどの市販の Vfd を使用、オープン ループ制御定格電圧; 以下で運転するときに定数としてV/f比を維持、これは定格値でモーターの磁束を維持されます。他のより高度な Vfd の使用「ベクトル制御」タイトな速度やトルク制御を提供するクローズド ループ制御方式であります。

Procedure

1. 必ず三相の切断スイッチはオフです。

2、変圧器が、0% であることを確認します。

3. マシンと VARIAC ターミナルで次の接続を実行します。

  1. 誘導機ステータ端子をドライブ出力 (右サイド コネクタ、ドライブの前面を見て) に接続します。
  2. VARIAC の出力ドライブ入力 (左側コネクタ、ドライブの正面から見たときのセット) に接続します。
  3. ベンチに三相コンセント入力変圧器を接続します。
  4. 電源投入前に最大 75%、変圧器のダイヤルを回します。これは実験の後半に約 210 V ラインへのラインでドライブを起動します。
  5. 三相切断スイッチを入れます。VFD のメイン画面はオンにし、「F000」を表示する必要があります。

4. プレス、「Lo/Re」ボタンをオンする必要がありますそのボタンを赤線ローカル モード - ドライブにしたら。

  1. 「Lo/Re」ボタンにより、ローカル (Lo) の周波数設定と (再) 周波数設定リモート間選択をするユーザー。
  2. ユーザーが周波数(f)を変更することがあり、ドライブは自動的に対応する電圧V/f比を一定に維持する(V)を設定します。

5. ドライブのパラメーターが表 1 で示したものと同じであることを確認します。

6. 基本的な電圧、電流、および周波数計測を実行: する

  1. メニューを順番に、後に"0.0u"と表示を見つける - モーターに供給される電圧の測定が表示されます。
  2. そこから、一度"0.00A"- の読み取り画面にこれが表示されます現在の計測ドライブが実行されているときにスクロールします。
  3. それから次の画面を読み取る「0.00」- これは周波数測定。

7. 別の出力周波数を設定し、速度と電気の周波数が比例しているのでこのように異なるモーターの速度を設定: する

  1. メイン画面と文字 F の検索に戻る
    1. 押して、周波数を変更入力使用して値を操作し、下向きの矢印。
    2. 使用して、> 列の値の間を変更する (右矢印/リセット) ボタン。
    3. 押して変更を制定を入力してください。
    4. 変更をキャンセルし、"Esc"キーを押して現在の周波数で動作し続ける

8. 周波数を 10 Hz に設定します。

  1. 緑色の「実行」ボタンをを押します。
  2. 電圧、電流、周波数測定値までスクロールし、その値を記録します。
  3. 次の周波数を繰り返し: 25、45、60、70 Hz。
  4. 最大周波数制限がそう"E2"メニューから最大周波数の制限を調整する、60 Hz を超えるからユーザーを防ぐために設定されている可能性がありますに注意してください。

9. 注意してくださいドライブ オーバー ロードや断層: 赤い「停止」ボタンを押すと、キーを押します、> (右矢印/リセット) ボタン。

Table 1
表 1: 主な VFD 設定

として知られている蛍光表示管、可変周波数ドライブは、最適なパフォーマンスを得るための誘導電動機の速度を調整する機能を手頃な価格で信頼性の高いコント ローラーです。蛍光表示管は、小型ファン、ポンプ、コンプレッサー、ドリル、および他の多くのアプリケーションの大規模なモーターに動力を与えるための標準装備になっています。即座にフルスピードにモーターをオンに、固定速度のコント ローラーとは異なり、Vfd はソフト徐々 に速度を所望のレベルを増やすことによってモーターを開始できます。ソフト起動高い開始のトルクとサージ電流を排除し、機械的応力を軽減し、機器の寿命と信頼性を向上します。さらに、ので負荷は、力し、トルク異なるスクエアと速度のキューブそれぞれ、かなりエネルギーを節約も、少量でモータの速度を調整します。このビデオは、三相 AC 誘導電動機の制御で可変周波数ドライブの構成を説明します。

交流誘導電動機は、唯一の 2 つの主要な部分、ステータ、ローターと三相 AC 電源を使用して、最も一般的。ステータ コイルを流れる電流を三相 AC 周波数に比例して角速度で回転固定子の磁界を生成します。この固定子の磁界は、ローターを回転させます。その結果、モーター速度は入力電源周波数に比例します。誘導モーターの動作の詳細については、ゼウスの科学教育のビデオを見る: AC 誘導電動機。モーターは三相電源に直接接続されて、一定の 60 ヘルツのライン周波数によって決定される固定速度で動作します。調節可能な速度は、可変周波数ドライブ、または VFD、電力を供給する必要があります。Vfd は、出力周波数と電圧を設定することによりモータの速度を調整します。まず、整流器は、DC 電源を 60 ヘルツの AC 入力を変換します。その後、AC インバーターに DC は、特定のパターンでこの DC 電源のオンとオフを切り替えるにはパルス幅変調を使用します。最後に、ローパス フィルターはほぼ正弦波形にパルス列を変換し、AC モータの速度を支配する選ばれた周波数で出力を生成します。正弦波の波形は、ほとんど誘導電動機は、AC 電源から電力を使用するために必要です。単相モーターは単相整流器とインバーター、螢光表示管を使用して、三相モーターは 3 相整流器とインバーター Vfd を使用します。整流器とインバーターの詳細については、ゼウス科学教育ビデオを見てください: 単相整流器および単相インバーター。高度な Vfd は、速度やトルクの良い規制のため閉ループまたはベクトル制御を使用しました。マイクロプロセッサは、モータの磁場とトルクについてのフィードバックを受け取るし、制御アルゴリズムによると蛍光表示管の電源を継続的に調整。モータの定格電圧以下で動作し、ほとんどの Vfd は単に一定のドライブ出力フィードバックや調整なしにオープン ループ制御を使用します。、オープン ループ制御では、Vfd は、周波数比は、固定子の磁界に比例であり、したがってもモータの回転速度に比例する選ばれた電圧を維持します。たとえば場合は、モーターが定格 208 ボルト、60 ヘルツ、周波数比に電圧は 1 ヘルツ当たりの約 3.5 v です。モータの速度を減らすためには、VFD、周波数を低減がも周波数比に一定の電圧を維持するために電圧を減らす必要があります。したがって、VFD は、60 ヘルツではなく 30 ヘルツでモーターを運転、それは 208 ボルトから 104 ボルトに比例して電圧を減少し、周波数比電圧残物ヘルツあたり 3.5 ボルト。その定格周波数以上のモーターを動作、Vfd は通常定格電圧に出力を制限します。この予防措置は、電圧又は断熱材とコイルの電流制限を回避できます。たとえば、208 ボルト、60 ヘルツで定格モーターは、1 ヘルツ当たり 3.5 ボルトの周波数比に電圧をしました。120 ヘルツの周波数を増やすことによってこのモーターの速度を増加させる VFD 周波数比を一定電圧に必要な 460 ボルト出力増加しません。代わりに、VFD は、モーターを損傷しないように定格 208 ボルトの出力を制限します。蛍光表示管の基本は説明しましたから、今、三相交流誘導電動機に接続 VFD を調べてみましょう。この実験では、VFD は、モータの回転数のオープン ループ制御と周波数比に定電圧で動作します。

三相電源をオフと 0% に設定する変圧器、誘導モータのステータ端末を VFD ドライブ出力に接続します。VFD の前面から見ると、ドライブ出力コネクタは右側に。ベンチに三相コンセント入力変圧器を接続します。75% と三相電源オンする変圧器の制御ノブを調整します。この Variac 設定で、ライン間電圧は約 210 v です。今 Vfd のメイン画面は点灯し、F 000 を表示する必要があります。ローカルのリモート ボタンでは、周波数の選択の方法を選択することができます。ローカル コントロールは、VFD を動作するようにキーパッドを使用をできます。リモコンには、アナログまたはデジタルの通信が必要ですが、ローカル モードでドライブを配置するローカルのリモート ボタンを 1 回を押します。表に示すものに VFD の境界を設定します。そうためには、周波数メニュー、メイン画面上の文字 F に到達する矢印キーを使用して、モーターの速度を設定します。10 ヘルツに周波数を設定します。モーターへの入力電圧を測定するには、と 0.0v の表示メニューを選択します。モーターを駆動する電流を測定するには、0.00A を読み取り画面にスクロールします。VFD 周波数を測定、周波数測定画面にスクロールします。モータを起動する緑の実行ボタンを押します。ドライブは自動的に 3.47 にプリセット周波数の比を一定の電圧を維持するために必要な電圧を出力します。電圧、電流、および周波数の表示にスクロールし、その値を記録します。ドライブ オーバー ロードまたは欠点を押す場合赤停止ボタンとリセット ボタンを押します。ストロボ ライトを使用して、モーターの回転速度を測定します。シャフトに見えるほぼ静止しているまでコース frequency ノブを調整し、シャフトに動かず見えるまで罰金 frequency ノブを調整します。周波数 25、45、60、および 70 ヘルツにこの手順を繰り返します。可変周波数ドライブの制御の下での運動行動のグラフを得るために周波数とモータ速度をプロットします。

可変周波数ドライブ AC 誘導電動機の速度を制御することができます機械的応力を軽減、信頼性が高くし、メンテナンス コストを削減します。また、Vfd はエネルギー効率を改善するため最適な速度でモータの運転を許可します。これらの利点のため、蛍光表示管、ファンの速度を調整するなど、多くのアプリケーションで便利です。換気システムに組み込まれて、このようなファンはファン速度を増加し、気温が高い、空気の循環を手動または自動のコントロールに対応または、気温が低いとき、ファンの回転速度を減少できます。ドリル出版物、laids、フライス盤、および類似の機器は、そのモーターを制御するのに螢光表示管を使用します。プラスチック低速炭化または溶融、鋼のような硬い金属を容認する高速加工高速動作中を防止する加工が必要です。蛍光表示管、加工設備はより多目的なより良い状況の広い範囲を処理することができます。

ちょうど AC 誘導モータの可変周波数ドライブにゼウスの導入を見た。今、Vfd のしくみし、入力電源周波数でモータの速度を決定する方法を理解しておくべき。見てくれてありがとう!

Results

蛍光表示管は通常定数に近い誘導機の固定子磁束を維持するために一定の電圧-周波数比を提供します。マシンは 60 Hz で定格、208 V (- に-行、RMS)、 V/f比、208/60 = 3.467 V/Hz です。したがって、その速度を低減する低周波マシンを実行すると、電圧はV/f比を一定に維持するために弱体化しました。たとえば、30 Hz でマシンを実行すると、する場合電圧は 104 V に低減する必要があります。または、マシンを 15 Hz の周波数で実行、する場合、電圧 52 V に還元すべき。ない負荷条件下でマシンのリアクタンスは周波数の低いドロップ以来、現在が通常電圧降下として削除します。

定格周波数よりも高いで Vfd、通常定格電圧; を維持するプログラムします。したがって、定数V/fは当てはまりません。これは主にから離れてマシン絶縁を破壊またはマシンに流入するより電流の原因を避けるために定格より高い電圧を保持する場所、機械の定格電圧。たとえば、60 Hz 機の周波数は、VFD を使用して 70 Hz に設定されている場合、電圧は 208 V 242.67 V ではなくで維持されます。

Applications and Summary

Vfd はある商業、工業、広い使用およびオートメーション ・ システム、および彼らは彼ら調整変速操作の下で必要に応じて同様に多くのエネルギーを描画するためにモーターの動作点と、大量のエネルギーを保存できます。蛍光表示管で使用されるインバーターは、暖房、換気、および空調アプリケーションのより電気自動車および他の多くの輸送システムを含む多くのモータ制御アプリケーションで一般的なも。

1. 必ず三相の切断スイッチはオフです。

2、変圧器が、0% であることを確認します。

3. マシンと VARIAC ターミナルで次の接続を実行します。

  1. 誘導機ステータ端子をドライブ出力 (右サイド コネクタ、ドライブの前面を見て) に接続します。
  2. VARIAC の出力ドライブ入力 (左側コネクタ、ドライブの正面から見たときのセット) に接続します。
  3. ベンチに三相コンセント入力変圧器を接続します。
  4. 電源投入前に最大 75%、変圧器のダイヤルを回します。これは実験の後半に約 210 V ラインへのラインでドライブを起動します。
  5. 三相切断スイッチを入れます。VFD のメイン画面はオンにし、「F000」を表示する必要があります。

4. プレス、「Lo/Re」ボタンをオンする必要がありますそのボタンを赤線ローカル モード - ドライブにしたら。

  1. 「Lo/Re」ボタンにより、ローカル (Lo) の周波数設定と (再) 周波数設定リモート間選択をするユーザー。
  2. ユーザーが周波数(f)を変更することがあり、ドライブは自動的に対応する電圧V/f比を一定に維持する(V)を設定します。

5. ドライブのパラメーターが表 1 で示したものと同じであることを確認します。

6. 基本的な電圧、電流、および周波数計測を実行: する

  1. メニューを順番に、後に"0.0u"と表示を見つける - モーターに供給される電圧の測定が表示されます。
  2. そこから、一度"0.00A"- の読み取り画面にこれが表示されます現在の計測ドライブが実行されているときにスクロールします。
  3. それから次の画面を読み取る「0.00」- これは周波数測定。

7. 別の出力周波数を設定し、速度と電気の周波数が比例しているのでこのように異なるモーターの速度を設定: する

  1. メイン画面と文字 F の検索に戻る
    1. 押して、周波数を変更入力使用して値を操作し、下向きの矢印。
    2. 使用して、> 列の値の間を変更する (右矢印/リセット) ボタン。
    3. 押して変更を制定を入力してください。
    4. 変更をキャンセルし、"Esc"キーを押して現在の周波数で動作し続ける

8. 周波数を 10 Hz に設定します。

  1. 緑色の「実行」ボタンをを押します。
  2. 電圧、電流、周波数測定値までスクロールし、その値を記録します。
  3. 次の周波数を繰り返し: 25、45、60、70 Hz。
  4. 最大周波数制限がそう"E2"メニューから最大周波数の制限を調整する、60 Hz を超えるからユーザーを防ぐために設定されている可能性がありますに注意してください。

9. 注意してくださいドライブ オーバー ロードや断層: 赤い「停止」ボタンを押すと、キーを押します、> (右矢印/リセット) ボタン。

Table 1
表 1: 主な VFD 設定

として知られている蛍光表示管、可変周波数ドライブは、最適なパフォーマンスを得るための誘導電動機の速度を調整する機能を手頃な価格で信頼性の高いコント ローラーです。蛍光表示管は、小型ファン、ポンプ、コンプレッサー、ドリル、および他の多くのアプリケーションの大規模なモーターに動力を与えるための標準装備になっています。即座にフルスピードにモーターをオンに、固定速度のコント ローラーとは異なり、Vfd はソフト徐々 に速度を所望のレベルを増やすことによってモーターを開始できます。ソフト起動高い開始のトルクとサージ電流を排除し、機械的応力を軽減し、機器の寿命と信頼性を向上します。さらに、ので負荷は、力し、トルク異なるスクエアと速度のキューブそれぞれ、かなりエネルギーを節約も、少量でモータの速度を調整します。このビデオは、三相 AC 誘導電動機の制御で可変周波数ドライブの構成を説明します。

交流誘導電動機は、唯一の 2 つの主要な部分、ステータ、ローターと三相 AC 電源を使用して、最も一般的。ステータ コイルを流れる電流を三相 AC 周波数に比例して角速度で回転固定子の磁界を生成します。この固定子の磁界は、ローターを回転させます。その結果、モーター速度は入力電源周波数に比例します。誘導モーターの動作の詳細については、ゼウスの科学教育のビデオを見る: AC 誘導電動機。モーターは三相電源に直接接続されて、一定の 60 ヘルツのライン周波数によって決定される固定速度で動作します。調節可能な速度は、可変周波数ドライブ、または VFD、電力を供給する必要があります。Vfd は、出力周波数と電圧を設定することによりモータの速度を調整します。まず、整流器は、DC 電源を 60 ヘルツの AC 入力を変換します。その後、AC インバーターに DC は、特定のパターンでこの DC 電源のオンとオフを切り替えるにはパルス幅変調を使用します。最後に、ローパス フィルターはほぼ正弦波形にパルス列を変換し、AC モータの速度を支配する選ばれた周波数で出力を生成します。正弦波の波形は、ほとんど誘導電動機は、AC 電源から電力を使用するために必要です。単相モーターは単相整流器とインバーター、螢光表示管を使用して、三相モーターは 3 相整流器とインバーター Vfd を使用します。整流器とインバーターの詳細については、ゼウス科学教育ビデオを見てください: 単相整流器および単相インバーター。高度な Vfd は、速度やトルクの良い規制のため閉ループまたはベクトル制御を使用しました。マイクロプロセッサは、モータの磁場とトルクについてのフィードバックを受け取るし、制御アルゴリズムによると蛍光表示管の電源を継続的に調整。モータの定格電圧以下で動作し、ほとんどの Vfd は単に一定のドライブ出力フィードバックや調整なしにオープン ループ制御を使用します。、オープン ループ制御では、Vfd は、周波数比は、固定子の磁界に比例であり、したがってもモータの回転速度に比例する選ばれた電圧を維持します。たとえば場合は、モーターが定格 208 ボルト、60 ヘルツ、周波数比に電圧は 1 ヘルツ当たりの約 3.5 v です。モータの速度を減らすためには、VFD、周波数を低減がも周波数比に一定の電圧を維持するために電圧を減らす必要があります。したがって、VFD は、60 ヘルツではなく 30 ヘルツでモーターを運転、それは 208 ボルトから 104 ボルトに比例して電圧を減少し、周波数比電圧残物ヘルツあたり 3.5 ボルト。その定格周波数以上のモーターを動作、Vfd は通常定格電圧に出力を制限します。この予防措置は、電圧又は断熱材とコイルの電流制限を回避できます。たとえば、208 ボルト、60 ヘルツで定格モーターは、1 ヘルツ当たり 3.5 ボルトの周波数比に電圧をしました。120 ヘルツの周波数を増やすことによってこのモーターの速度を増加させる VFD 周波数比を一定電圧に必要な 460 ボルト出力増加しません。代わりに、VFD は、モーターを損傷しないように定格 208 ボルトの出力を制限します。蛍光表示管の基本は説明しましたから、今、三相交流誘導電動機に接続 VFD を調べてみましょう。この実験では、VFD は、モータの回転数のオープン ループ制御と周波数比に定電圧で動作します。

三相電源をオフと 0% に設定する変圧器、誘導モータのステータ端末を VFD ドライブ出力に接続します。VFD の前面から見ると、ドライブ出力コネクタは右側に。ベンチに三相コンセント入力変圧器を接続します。75% と三相電源オンする変圧器の制御ノブを調整します。この Variac 設定で、ライン間電圧は約 210 v です。今 Vfd のメイン画面は点灯し、F 000 を表示する必要があります。ローカルのリモート ボタンでは、周波数の選択の方法を選択することができます。ローカル コントロールは、VFD を動作するようにキーパッドを使用をできます。リモコンには、アナログまたはデジタルの通信が必要ですが、ローカル モードでドライブを配置するローカルのリモート ボタンを 1 回を押します。表に示すものに VFD の境界を設定します。そうためには、周波数メニュー、メイン画面上の文字 F に到達する矢印キーを使用して、モーターの速度を設定します。10 ヘルツに周波数を設定します。モーターへの入力電圧を測定するには、と 0.0v の表示メニューを選択します。モーターを駆動する電流を測定するには、0.00A を読み取り画面にスクロールします。VFD 周波数を測定、周波数測定画面にスクロールします。モータを起動する緑の実行ボタンを押します。ドライブは自動的に 3.47 にプリセット周波数の比を一定の電圧を維持するために必要な電圧を出力します。電圧、電流、および周波数の表示にスクロールし、その値を記録します。ドライブ オーバー ロードまたは欠点を押す場合赤停止ボタンとリセット ボタンを押します。ストロボ ライトを使用して、モーターの回転速度を測定します。シャフトに見えるほぼ静止しているまでコース frequency ノブを調整し、シャフトに動かず見えるまで罰金 frequency ノブを調整します。周波数 25、45、60、および 70 ヘルツにこの手順を繰り返します。可変周波数ドライブの制御の下での運動行動のグラフを得るために周波数とモータ速度をプロットします。

可変周波数ドライブ AC 誘導電動機の速度を制御することができます機械的応力を軽減、信頼性が高くし、メンテナンス コストを削減します。また、Vfd はエネルギー効率を改善するため最適な速度でモータの運転を許可します。これらの利点のため、蛍光表示管、ファンの速度を調整するなど、多くのアプリケーションで便利です。換気システムに組み込まれて、このようなファンはファン速度を増加し、気温が高い、空気の循環を手動または自動のコントロールに対応または、気温が低いとき、ファンの回転速度を減少できます。ドリル出版物、laids、フライス盤、および類似の機器は、そのモーターを制御するのに螢光表示管を使用します。プラスチック低速炭化または溶融、鋼のような硬い金属を容認する高速加工高速動作中を防止する加工が必要です。蛍光表示管、加工設備はより多目的なより良い状況の広い範囲を処理することができます。

ちょうど AC 誘導モータの可変周波数ドライブにゼウスの導入を見た。今、Vfd のしくみし、入力電源周波数でモータの速度を決定する方法を理解しておくべき。見てくれてありがとう!

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