نحوه رسیدگی به مشکلات تطبیق بار در درایوهای فرکانس متغیر

تطبیق بار برای درایوهای فرکانس متغیر (VFD) یک چالش فنی رایج در اتوماسیون صنعتی است که اساساً بر روی دستیابی به تعادل دینامیکی بین موتور، بار و VFD متمرکز است. در زیر یک راه حل سیستماتیک برای این موضوع ارائه می شود:

I. تجزیه و تحلیل مشخصه بار و انتخاب VFD

1. شناسایی نوع بار

بر اساس مطالعات موردی، بارها را می توان به گشتاور ثابت (به عنوان مثال، نوار نقاله)، گشتاور متغیر (به عنوان مثال، فن/پمپ)، و قدرت ثابت (به عنوان مثال، دوک های ماشین ابزار) طبقه بندی کرد. منحنی سرعت گشتاور بار را از طریق اندازه گیری واقعی یا کتابچه راهنمای تجهیزات بدست آورید. به عنوان مثال، فن های گریز از مرکز یک مشخصه گشتاور مربعی (T∝n²) را نشان می دهند، در حالی که بالابرها رفتار گشتاور ثابتی را نشان می دهند.

2. اصول تطبیق ظرفیت VFD

جریان نامی VFD باید بزرگتر یا مساوی 1.1 برابر جریان نامی موتور باشد. برای بارهای ضربه ای (به عنوان مثال، سنگ شکن)، VFD های کنترل شده بردار{4}}با ظرفیت اضافه بار بیش از 150% را انتخاب کنید. بارهای استاندارد می توانند از حالت کنترل V/F استفاده کنند. یک مطالعه موردی کارخانه سیمان نشان داد که استفاده از یک VFD 160 کیلوواتی برای راه اندازی یک سنگ شکن با موتور 132 کیلووات، نرخ شکست را تا 72٪ کاهش داد.

II. بهینه سازی پارامترها و تکنیک های تنظیم پویا

1. تنظیمات پارامتر بحرانی

یک انجمن فنی بر اولویت بندی تنظیمات برای پارامترهای زیر تأکید دارد:

● فرکانس حامل:8-12 کیلوهرتز برای موتورهای همه منظوره مناسب است. فرکانس های بالاتر (بالاتر از 15 کیلوهرتز) نویز موتور را کاهش می دهد اما تولید گرما را افزایش می دهد.
● زمان شتاب:10-20 ثانیه برای طرفداران توصیه می شود. ماشین های قالب گیری تزریقی کمتر از 5 ثانیه نیاز دارند.

● جبران گشتاور:در ابتدا برای بارهای گشتاور متغیر روی 2% تنظیم کنید. 5-8٪ مورد نیاز برای بارهای گشتاور ثابت.

2. استراتژی های کنترل تطبیقی

از کنترل تطبیقی ​​مرجع مدل (MRAS) یا کنترل ساختار متغیر حالت کشویی استفاده کنید. به عنوان مثال، سیستم پمپ یک کارخانه مواد شیمیایی با نصب حسگرهای فشار برای بازخورد حلقه بسته، 18٪ صرفه جویی در مصرف انرژی را به دست آورد که تنظیم خودکار PID را در طول نوسانات جریان ممکن می کند.

III. سرکوب هارمونیک و راه حل های EMC

1. راه حل های کاهش هارمونیک

مطالعات موردی نشان می دهد که اینورترهای 6 پالس می توانند به 30-40٪ THD برسند که به موارد زیر نیاز دارد:

● راکتورهای ورودی (3-5% امپدانس).
● طرح های یکسو کننده 12 پالس (THD < 10%).
● فیلترهای توان فعال (APF) برای جبران پویا.

2. مشخصات زمین و محافظ

کابل‌های موتور به اتصال به زمین محافظ متقارن نیاز دارند، در حالی که خطوط کنترل باید از سیم‌کشی زوج-پیچیده استفاده کنند. آزمایش میدانی در یک خط تولید خودرو کاهش 90 درصدی در اعمال نادرست ناشی از تداخل الکترومغناطیسی پس از اجرای زمین مناسب را نشان داد.

IV. عیب‌یابی و رفع عیب معمولی

1. مسائل بیش از حد

2. مطالعه موردی حفاظت از گرمای بیش از حد

یک کارخانه نساجی دچار گرمای بیش از حد مکرر در درایوهای فرکانس متغیر (VFD) خود شد. بازرسی کانال های هوای خنک کننده مسدود شده را نشان داد. پس از تمیز کردن، دما از 85 درجه به 52 درجه کاهش یافت. توصیه می شود هیت سینک ها را هر سه ماه یکبار تمیز کنید و در زمانی که دمای محیط از 40 درجه فراتر رفت، خنک کننده هوای اجباری انجام دهید.

V. شیوه های بهینه سازی بهره وری انرژی

1. رابطه بین ضریب بار و کارایی

داده های تجربی نشان می دهد که زمانی که نرخ بار کمتر از 30٪ باشد، راندمان VFD به شدت از 96٪ به 85٪ کاهش می یابد. یک استراتژی موازی چند{4}پمپ برای تغییر خودکار به واحدهای کم توان-در حین کار با بار کم- اتخاذ کنید.

2. بازخورد انرژی احیا کننده

برای بارهای انرژی بالقوه مانند جرثقیل، نصب یک واحد ترمز + دستگاه بازخورد شبکه، پس از مقاوم‌سازی جرثقیل دروازه‌ای پورت، صرفه‌جویی در مصرف برق سالانه 240000 کیلووات ساعت را به دست آورد.

VI. روندهای نوظهور در یکپارچه سازی سیستم

1. کاربرد فناوری دیجیتال دوقلو

با ایجاد مدل‌های مجازی سیستم بار-اینورتر-موتور، می‌توان نقاط تشدید را از قبل پیش‌بینی کرد. یک کارخانه نورد فولادی که از این فناوری استفاده می کند، زمان راه اندازی را تا 40 درصد کاهش می دهد.

2. توانمندسازی محاسبات لبه

استقرار تراشه های هوش مصنوعی به صورت محلی در اینورترها، پیش بینی نوسان بار را امکان پذیر می کند. الگوریتم پیش‌بینی یک کارخانه هوشمند تأخیر پاسخ را از 500 میلی‌ثانیه به 80 میلی‌ثانیه کاهش داد.

نتیجه گیری

حل مشکلات تطبیق بار نیازمند یک فرآیند-حلقه بسته از "اندازه گیری-مدلینگ-کنترل-تأیید صحت است." به شرکت‌ها توصیه می‌شود که یک سیستم نگهداری پیشگیرانه شامل تجزیه و تحلیل ارتعاش و تصویربرداری حرارتی مادون قرمز ایجاد کنند، در حالی که تیم‌های فنی چند رشته‌ای را که در مهندسی فرآیند و سیستم‌های کنترل مهارت دارند، پرورش دهند. با استفاده گسترده از دستگاه‌های قدرت SiC، VFD‌های آینده به تنظیم بار دقیق‌تری دست می‌یابند و کارایی انرژی را به ارتفاعات جدید می‌رسانند.