VFD 공급 AC 유도 장치

VFD라고도 하는 가변 주파수 드라이브는 최적의 성능을 위해 유도 모터의 속도를 조정할 수 있는 경제적이고 신뢰할 수 있는 컨트롤러입니다. VFD는 팬, 펌프, 압축기, 드릴 및 기타 여러 응용 분야에서 소형에서 대형 모터에 전력을 공급하기 위한 표준 장비가 되고 있습니다. 모터를 즉시 최고 속도로 켜는 고정 속도 컨트롤러와 달리 VFD는 원하는 수준으로 속도를 점진적으로 증가시켜 모터를 부드럽게 시작할 수 있습니다. 소프트 스타트는 높은 시작 토크와 서지 전류를 제거하고 기계적 응력을 줄이며 장비 수명과 신뢰성을 향상시킵니다. 또한 하중 토크와 동력은 각각 속도의 정사각형과 큐브에 따라 다르기 때문에 모터 속도를 소량으로 조정하면 상당한 에너지를 절약할 수 있습니다. 이 비디오는 가변 주파수 드라이브의 구성과 3상 AC 유도 모터의 제어에 사용되는 것을 보여줍니다.

AC 유도 모터는 두 개의 주요 부품인 스테이터와 로터를 가지고 있으며, 가장 일반적으로 3상 AC 전력을 사용합니다. 스테이터 코일을 통한 3상 전류는 AC 주파수에 비례하는 각도 속도로 회전하는 스테이터 자기장을 생성합니다. 이 스테이터 자기장은 로터를 회전시합니다. 그 결과, 모터 속도는 입력 전력 주파수에 비례합니다. 유도 모터 작업에 대한 자세한 내용은 JoVE 과학 교육 비디오: AC 유도 모터를 참조하십시오. 모터가 3상 주전원에 직접 연결되어 있는 경우, 일정한 60 헤르츠 라인 주파수에 의해 결정되는 고정 속도로 작동합니다. 조정 가능한 속도의 경우 가변 주파수 드라이브 또는 VFD가 전원을 제공해야 합니다. VFD는 출력 주파수와 전압을 설정하여 모터 속도를 조정합니다. 먼저 정류기는 60 헤르츠 AC 입력을 DC 전원으로 변환합니다. 그런 다음 DC에서 AC 인버터는 펄스 너비 변조를 사용하여 특정 패턴에서 이 DC 전원을 켜고 끕드합니다. 마지막으로 로우 패스 필터는 펄스 스트림을 대략 부비동 파 형태로 변환하고 모터 속도를 제어하는 선택한 주파수에서 AC 출력 전력을 생성합니다. 대부분의 유도 모터는 AC 전원의 전력을 사용하도록 설계되었기 때문에 부비동파 형태가 필요합니다. 단상 모터는 단일 상 정류기및 인버터가 있는 VFD를 사용하고, 3상 모터는 3상 정류기와 인버터가 있는 VFD를 사용합니다. 정류기 및 인버터에 대한 자세한 내용은 JoVE 과학 교육 비디오: 단일 단계 정류기 및 단일 단계 인버터를 시청하십시오. 고급 VFD는 속도 또는 토크의 좋은 조절을 위해 폐쇄 루프 또는 벡터 제어를 사용했습니다. 마이크로프로세서는 모터 자기장 및 토크에 대한 피드백을 수신하고 제어 알고리즘에 따라 VFD 전력을 지속적으로 조정합니다. 정격 전압 이하에서 모터를 작동할 때 대부분의 VFD는 오픈 루프 컨트롤을 사용하여 피드백이나 조정 없이 일정한 드라이브 전력을 출력합니다. 개방형 루프 컨트롤을 통해 VFD는 선별된 주파수 대 주파수 비율을 유지하며, 이는 고정자 자기장에 비례하므로 모터 속도에 비례합니다. 예를 들어 모터가 208볼트와 60 헤르츠로 정격된 경우, 주파수 배급전압은 헤르츠당 약 3.5볼트입니다. 모터 속도를 줄이기 위해 VFD는 주파수를 줄이지만 전압을 줄여 주파수 대 일정한 전압 비율을 유지해야 합니다. 따라서 VFD가 60 헤르츠 대신 30 헤르츠에서 모터를 구동하면 208 볼트에서 104 볼트로 비례하여 전압을 감소시키고, 주파수 대 전압비율은 hertz당 3.5볼트로 유지됩니다. 정격 주파수 이상으로 모터를 작동할 때 VFD는 일반적으로 정격 전압으로 출력을 제한합니다. 이 예방 조치는 절연 및 코일의 전압 또는 전류 제한을 초과하지 않습니다. 예를 들어, 208볼트 및 60 헤르츠에서 정격된 모터는 헤르츠당 3.5볼트의 주파수 비율을 갖는다. 주파수를 120 헤르츠로 늘려 이 모터의 속도를 높이는 VFD는 일정한 전압 대 주파수 비율에 필요한 대로 출력을 460볼트로 증가시키지 않습니다. 대신, VFD는 모터의 손상을 방지하기 위해 정격 208 볼트로 출력을 제한할 것입니다. 이제 VFD의 기본이 설명되었으므로 3상 AC 유도 모터에 연결된 VFD를 살펴보겠습니다. 이 실험에서 VFD는 모터 속도의 개방형 루프 제어와 주파수 비율에 대한 일정한 전압으로 작동합니다.

3상 전원이 꺼지고 Variac이 0%로 설정되어 유도 모터 스테이터 단자를 VFD 드라이브 출력에 연결합니다. VFD 의 전면에서 볼 때 드라이브 출력 커넥터가 오른쪽에 있습니다. 바락 입력을 벤치의 3단계 리셉터클에 연결합니다. 바리악의 컨트롤 노브를 75%로 조정하고 3상 전원을 켭니다. 이 Variac 설정을 사용하면 라인 투 라인 전압은 약 210볼트입니다. 이제 VFDs 메인 화면이 켜지고 F 000을 표시해야 합니다. 로컬 리모컨 버튼을 사용하면 주파수 선택 방법을 선택할 수 있습니다. 로컬 제어를 통해 키패드를 사용하여 VFD를 작동할 수 있습니다. 리모컨에는 아날로그 또는 디지털 통신이 필요하지만 로컬 리모컨 버튼을 한 번 눌러 로컬 모드로 드라이브를 배치합니다. VFD 둘레를 테이블에 표시된 경계로 설정합니다. 이렇게 하려면 화살표 키를 사용하여 메인 화면에서 문자 F인 주파수 메뉴에 도달하여 모터 속도를 설정합니다. 그런 다음 주파수를 10 헤르츠로 설정합니다. 모터에 전압 입력을 측정하려면 0.0v의 디스플레이가 있는 메뉴를 선택합니다. 모터를 구동하는 전류를 측정하려면 0.00A를 읽는 화면으로 스크롤합니다. VFD 주파수를 측정하려면 주파수 측정 화면으로 스크롤합니다. 녹색 실행 버튼을 눌러 모터를 시작합니다. 드라이브는 자동으로 3.47로 미리 설정된 주파수 대 일정한 전압을 유지하기 위해 필요한 전압을 출력합니다. 전압, 전류 및 주파수 의 디스플레이로 스크롤하여 해당 값을 기록합니다. 드라이브가 과부하 또는 결함이 있는 경우 빨간색 정지 버튼을 누친 다음 리셋 버튼을 누릅니다. 스트로브 라이트를 사용하여 모터 회전 속도를 측정합니다. 샤프트가 거의 고정된 것처럼 보일 때까지 코스 주파수 노브를 조정한 다음 샤프트가 움직이지 않는 것처럼 보일 때까지 미세 주파수 노브를 조정합니다. 주파수 25, 45, 60 및 70 헤르츠에 대해이 절차를 반복하십시오. 모터 속도 대 주파수를 플롯하여 가변 주파수 드라이브를 제어할 때 모터 동작 그래프를 얻습니다.

가변 주파수 드라이브는 AC 유도 모터의 속도를 제어하며 기계적 응력을 줄이고 신뢰성을 높이며 유지 보수 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 VFD를 사용하면 에너지 효율을 개선하기 위한 최적의 속도로 모터를 작동할 수 있습니다. 이러한 이점 때문에 VFD는 팬의 속도를 조정하는 등 많은 응용 프로그램에서 유용합니다. 환기 시스템에 통합될 때, 이와 같은 팬은 온도가 높을 때 팬 속도와 공기 순환을 증가시키는 수동 또는 자동 제어에 반응하거나 온도가 낮을 때 팬 속도를 감소시킬 수 있습니다. 드릴 프레스, 제지, 밀링 머신 및 이와 유사한 장비는 VFD를 사용하여 모터를 제어합니다. 플라스틱은 탄화 또는 용융을 방지하기 위해 저속 가공이 필요하며 강철과 같은 단단한 금속은 빠른 작업을 위해 고속 가공을 허용합니다. VFD를 사용하면 가공 장비가 다재다능하고 다양한 상황을 더 잘 처리할 수 있습니다.

AC 유도 모터를 위한 가변 주파수 드라이브에 대한 JoVE의 소개를 방금 시청했습니다. 이제 VFD의 작동 방식과 입력 전력 주파수가 모터 속도를 결정하는 방법을 이해해야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!