Painel de controle VFD

Padrões aplicáveis

Ul 508a

IEC61000-4 《Emenda 1-eletromagnética Compatibilidade (EMC)》

Recurso

• Excelente desempenho
• Economia de energia
• Alta eficiência
  
  
  

Padrões de desempenho do produto

GB/T 12668.3-2012: unidades elétricas de velocidade variável-Parte 3: Requisitos de compatibilidade eletromagnética e métodos de teste específicos

IEC 61800-2: 2021: Sistemas de energia elétrica de velocidade ajustável - Parte 2: Requisitos gerais - Especificações de classificação para sistemas de acionamento de energia CA de velocidade ajustável

IEC 60204-1: 2021: Segurança das máquinas - Equipamento elétrico das máquinas - Parte 1: Requisitos gerais

IEC 61000-6-2: 2016: Compatibilidade eletromagnética (EMC)-Parte 6-2: Padrões genéricos-Padrão de imunidade para ambientes industriais

Aplicativo

O painel de controle VFD é amplamente utilizado com linhas de produção, bombas, ventiladores, ar condicionado, elevadores, armazéns de logística, metalurgia e vários outros cenários industriais.

A importância da tecnologia VFD

A tecnologia de acionamento de frequência variável (VFD) é uma pedra angular da automação industrial moderna, oferecendo avanços críticos em eficiência, controle e longevidade do equipamento. Ao gerenciar com precisão a velocidade e o torque dos motores elétricos, os VFDs fornecem vantagens significativas sobre os sistemas motores de velocidade fixa tradicionais.

Os principais benefícios da tecnologia VFD incluem:

• Economia de energia: Uma das vantagens mais atraentes é a redução substancial no consumo de energia. Em aplicações como bombas e ventiladores, o consumo de energia de um motor está diretamente relacionado ao cubo de sua velocidade; Mesmo uma pequena redução na velocidade pode levar a uma economia de energia significativa, geralmente reduzindo o uso de energia em quase 50%, com apenas uma redução de velocidade de 20%. Esse recurso permite que as máquinas correspondam ao uso de energia com a demanda real de carga, minimizando o desperdício e diminuindo os custos operacionais.
• Controle de processo aprimorado: Os VFDs permitem controle preciso e ajustável sobre a velocidade, aceleração e torque de um motor. Isso leva a uma operação mais suave, como as partidas suaves que aumentam gradualmente a velocidade do motor, reduzindo a tensão mecânica em cintos, engrenagens e acoplamentos. Esse nível de controle é crucial em aplicações que requerem alta precisão, desde sistemas de transportadores de fabricação até aplicativos HVAC, garantindo melhor qualidade do produto e desempenho consistente.
• Vida por vida útil estendida: Ao reduzir a tensão mecânica durante a inicialização e a operação, os VFDs minimizam o desgaste e rasgam os motores e o equipamento conectado. Essa operação mais suave leva a uma vida útil mais longa para componentes mecânicos e reduz a frequência de manutenção e tempo de inatividade. Além disso, os VFDs oferecem melhor proteção para motores contra questões como sobrecarga térmica, sobretensão e subtensão.

Componentes principais de um painel VFD

Um painel de controle de unidade de frequência variável (VFD) é um conjunto de vários componentes que trabalham juntos para controlar com segurança um motor. Embora o próprio VFD seja o componente central, o painel integra outros dispositivos críticos para garantir proteção, estabilidade operacional e controle do usuário.

A unidade de frequência variável (VFD)

No coração do painel está o VFD, também conhecido como acionamento ou inversor CA. Esse dispositivo eletrônico sofisticado é responsável por converter a frequência e a tensão fixa da fonte de alimentação recebida em uma frequência variável e saída de tensão. Esse processo permite controle preciso sobre a velocidade e o torque do motor. Um VFD é composto por três seções primárias: o retificador, um link CC e o inversor.

Peças elétricas -chave

Para apoiar o VFD e proteger todo o sistema, um painel de controle inclui vários componentes elétricos -chave:

• Disjuntores e fusíveis de circuitos: Estes são dispositivos de proteção essenciais localizados na fonte de alimentação de entrada. Eles protegem o VFD e outros componentes de danos interrompendo o circuito em caso de curto -circuito ou sobrecarga. Eles também servem como um meio de desconectar a energia com segurança para manutenção.
• Reatores de linha e filtros harmônicos: Um reator de linha é um indutor instalado antes do VFD para mitigar picos de harmônicos e tensão da linha de energia, melhorando a qualidade da energia e protegendo a unidade. Para uma redução mais eficaz da distorção harmônica, que pode impactar negativamente outros equipamentos na mesma grade de energia, um filtro harmônico pode ser usado.
• Contatores e dispositivos de ignição: Um contator pode ser usado para envolver ou desengatar o VFD do motor. Um contator de desvio permite que o motor seja executado diretamente da fonte de alimentação principal, ignorando o VFD. Esse é um recurso crucial para aplicativos críticos em que o sistema deve continuar operando, mesmo que o VFD falhe ou exija manutenção.
• Sistema de refrigeração: Os VFDs geram uma quantidade significativa de calor durante a operação. Para evitar superaquecimento e garantir a confiabilidade, os painéis de controle estão equipados com sistemas de resfriamento, que podem incluir ventiladores de refrigeração ou unidades de ar condicionado, especialmente em ambientes quentes.

Unidade de controle e interface

Esta parte do painel permite a interação humana e o monitoramento do sistema:

• Interface do operador (HMI): A frente do painel normalmente apresenta uma interface do operador, como um teclado, tela sensível ao toque ou botões e luzes indicadoras. Isso permite que os operadores iniciem e parem o motor, ajustem sua velocidade, monitore o status operacional (por exemplo, velocidade, corrente) e visualize falhas ou alarmes. Essas interfaces podem variar de butões simples a telas de toque avançadas que se integram a sistemas de controle maiores.

Como funciona um painel de controle VFD

Um gabinete VFD manipula a energia elétrica através de um processo de três estágios para controlar com precisão a velocidade de um motor. Esse processo ocorre dentro da unidade de frequência variável, que é o componente central alojado e protegido pelo painel.

Conversão AC para CC (retificação)

O processo começa quando a energia CA de frequência fixa padrão da linha de utilitário entra no VFD. O primeiro estágio dentro da unidade é um conversor ou retificador, que geralmente é composto por uma série de diodos. A única função desta seção é transformar a tensão CA de entrada em tensão CC. A saída deste estágio é uma tensão CC pulsante.

O barramento DC e a filtragem

A tensão CC pulsante do retificador é então enviada para o barramento DC, também conhecido como link CC. Esse estágio intermediário consiste em grandes capacitores que filtram e suavizam as pulsações, criando uma tensão CC limpa e estável. Os capacitores atuam como um reservatório, armazenando a energia elétrica a ser usada no estágio final.

DC para conversão CA (inversão)

Este é o estágio crítico em que o controle acontece. A seção final do VFD é o inversor. Ele pega a tensão CC suave do barramento DC e, usando transistores de alta velocidade (como transistores bipolares de porta isolados ou IGBTs), cria sinteticamente uma nova saída de tensão CA. Ao ativar e desativar esses transistores a uma taxa muito alta, uma técnica conhecida como modulação de largura de pulso (PWM) é usada para construir uma onda seno de CA simulada. Fundamentalmente, tanto a tensão quanto a frequência dessa nova saída CA são totalmente ajustáveis.

Alcançar controle de motor preciso

A velocidade de rotação de um motor CA é diretamente proporcional à frequência da potência fornecida a ele. Ao controlar com precisão a frequência da saída CA sintetizada do inversor, o VFD pode ditar a velocidade exata na qual o motor gira. Por exemplo, para executar um motor de 60 Hz a meia velocidade, o VFD produzirá uma frequência de 30 Hz. O VFD também ajusta a tensão de saída em proporção à frequência (mantendo uma proporção constante de volts por hertz ou v/hz) para fornecer o torque necessário e impedir que o motor desenhe corrente excessiva e superaquecimento. Todo esse processo permite o controle suave e de ingresso sobre a velocidade do motor, quase zero até sua velocidade com classificação completa e até além.

Aplicações comuns de painéis VFD

Os painéis de acionamento VFD são versáteis e amplamente utilizados em vários setores para melhorar o controle motor, melhorar a eficiência energética e otimizar os processos. Sua capacidade de gerenciar com precisão a velocidade do motor os torna inestimáveis ​​em uma variedade de aplicações, desde a construção de serviços a operações industriais pesadas.

Sistemas HVAC

Nos sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC), os VFDs são cruciais para controlar ventiladores, bombas e compressores. Ao ajustar a velocidade do motor para corresponder à demanda de aquecimento ou refrigeração em tempo real de um edifício, os VFDs podem reduzir significativamente o consumo de energia. Por exemplo, desacelerar um motor de ventilador em 20% pode resultar em economia de energia de quase 50%. Esse controle preciso também leva a níveis mais estáveis ​​de temperatura e pressão, melhorando o conforto dos ocupantes e prolongando a vida útil do equipamento, reduzindo o estresse mecânico de partidas e paradas repentinas.

Bombas e tratamento de água bem

Os painéis VFD são frequentemente usados ​​no gerenciamento de água e águas residuais. Em aplicações de bomba de poço, um VFD pode manter a pressão constante da água, apesar da demanda flutuante ajustando a velocidade da bomba. Isso elimina o ciclismo frequente do motor da bomba, o que economiza energia e amplia a vida útil do motor. Nas estações de tratamento de água, os VFDs são usados ​​para controlar bombas e sopradores, permitindo uma regulação precisa das taxas de fluxo e processos de aeração, o que é essencial para o tratamento eficaz. Eles também podem ajudar a mitigar problemas como o martelo de água, fornecendo uma partida suave e parada para as bombas.

Industrial & Manufacturing

No setor industrial, os painéis VFD são essenciais para uma ampla variedade de máquinas. As inscrições incluem:

• Sistemas transportadores: Os VFDs permitem que a velocidade dos transportadores seja ajustada com base nas necessidades de produção, garantindo operação e sincronização suaves com outros processos.
• Bombas, compressores e fãs: Semelhante aos sistemas HVAC, os VFDs são usados ​​para controlar bombas industriais, compressores e ventiladores para corresponder à produção com a demanda de processos, economizando energia.
• Máquina -ferramenta: Em equipamentos, como misturadores, trituradores e tornos, os VFDs fornecem a velocidade precisa e o controle de torque necessário para a qualidade e consistência do produto.