การเดินสายภายนอกและข้อกำหนดการใช้งานสำหรับเครื่องแปลงความถี่ทั่วไป

ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม · การควบคุมความเร็ว · เทคโนโลยีประหยัดพลังงาน

ตัวควบคุมความถี่ตัวแปร (Variable Frequency Drive หรือ VFD) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ใช้หลักในการควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) โดยการปรับเปลี่ยนความถี่ของกระแสไฟฟ้าที่ป้อนเข้าสู่มอเตอร์ VFD ช่วยให้สามารถควบคุมความเร็วรอบได้อย่างแม่นยำ จึงรองรับความต้องการของกระบวนการที่หลากหลาย ฟังก์ชันหลักของ VFD ได้แก่ การควบคุมความเร็ว การประหยัดพลังงาน การเพิ่มความแม่นยำในการควบคุมกระบวนการ การป้องกันมอเตอร์และอุปกรณ์ การปรับตัวต่อความต้องการโหลดที่เปลี่ยนแปลง และการปรับปรุงคุณภาพของระบบไฟฟ้า

I. หน้าที่หลักของตัวควบคุมความถี่ตัวแปร

1. การควบคุมความเร็ว:อนุญาตให้ผู้ใช้ปรับความเร็วในการทำงานของมอเตอร์ตามความต้องการที่แท้จริง แทนที่จะถูกกำหนดไว้ที่ความเร็วเดียว

2. ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน:โดยการปรับความเร็ว การบริโภคพลังงานจะลดลงในช่วงเวลาที่ไม่มีการใช้งานมาก การบริโภคพลังงานจะแปรผันตามกำลังสามของความเร็วในการหมุน

3. การเพิ่มความแม่นยำในการควบคุมกระบวนการ:ให้การเริ่มต้นและหยุดทำงานที่ราบรื่น พร้อมควบคุมความเร็ว/แรงบิดได้อย่างแม่นยำ ช่วยเพิ่มคุณภาพการผลิต

4. การป้องกันมอเตอร์ไฟฟ้าและอุปกรณ์:การเริ่มต้นและหยุดอย่างนุ่มนวลช่วยลดผลกระทบให้น้อยที่สุด พร้อมให้การป้องกันหลายประการ รวมถึงการป้องกันกระแสเกิน แรงดันเกิน และการใช้งานเกินกำลัง

5. การปรับตัวกับน้ำหนักที่แตกต่างกัน:ให้มอเตอร์ทำงานที่จุดประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งเหมาะสำหรับโหลดที่มีแรงบิดคงที่หรือแรงบิดแปรผัน

6. การปรับปรุงคุณภาพของกริด:ลดการบิดเบือนฮาร์มอนิกในกระแสไฟฟ้าขาเข้าผ่านตัวกรองหรือเทคโนโลยีฟรอนต์เอนด์แบบแอคทีฟ

II. ข้อพิจารณาสำคัญในการเลือกตัวแปลงความถี่

(1) ลักษณะการโหลดและพารามิเตอร์ของมอเตอร์

● ประเภทของโหลด:แรงบิดคงที่ (เช่น เครน ที่เลือกความจุการรับน้ำหนักเกินสูง); แรงบิดแปรผัน (เช่น พัดลมและปั๊ม ที่เลือกแบบประหยัดพลังงาน)
● พารามิเตอร์ของมอเตอร์:การจับคู่กำลัง, แรงดันไฟฟ้า, กระแสไฟฟ้า, จำนวนขั้ว, และช่วงความถี่

(2) พารามิเตอร์ประสิทธิภาพของตัวควบคุมความถี่แปรผัน

● กำลังการผลิต:ไม่น้อยกว่ากำลังมอเตอร์ พร้อมสำรองกำลัง 20% ถึง 30% สำหรับโหลดหนัก
● วิธีการควบคุม:การควบคุมแบบ V/F (ต้นทุนต่ำ, การปรับความเร็วแบบง่าย); การควบคุมแบบเวกเตอร์ (การควบคุมแรงบิด/ความเร็วที่มีความแม่นยำสูง)
● ความสามารถในการรับน้ำหนักเกิน:โดยทั่วไปรองรับ 120% ถึง 150% เป็นระยะเวลา 1 นาที

(iii) ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมและข้อกำหนดด้านการใช้งาน

สภาพแวดล้อมการติดตั้ง:อุณหภูมิ (-10 ถึง 40°C), ความชื้น (<90% RH), ระดับการป้องกัน (IP)
EMC:ติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์และตัวกรองเพื่อป้องกันการแบ่งปันแหล่งจ่ายไฟกับ PLC
ฟังก์ชันกระบวนการ:การควบคุมแบบ PID, การทำงานหลายความเร็ว, การกระโดดความถี่, ฟังก์ชันเบรก (ตัวต้านทานเบรก)
อินเตอร์เฟซและความปลอดภัย:การสื่อสาร (Modbus/Profinet), ฟังก์ชันความปลอดภัย (STO)

III. จุดบำรุงรักษาและบริการที่สำคัญ

ตรวจสอบสภาพแวดล้อมการทำงาน (อุณหภูมิและความชื้น) ในกรณีที่อุณหภูมิสูง ให้เปิดฝาครอบเพื่อช่วยระบายความร้อน
ทำความสะอาดบริเวณให้ปราศจากฝุ่นละออง และตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีกลิ่นหรือก๊าซที่ติดไฟหรือระเบิดได้ในบริเวณใกล้เคียง
ตรวจสอบหน่วยเพื่อหาการสั่นสะเทือน, เสียง, หรือกลิ่นที่ผิดปกติ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วต่อถูกยึดแน่นอย่างปลอดภัย
ตรวจสอบการทำงานที่ราบรื่นและอุณหภูมิของมอเตอร์ไฟฟ้า
ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าขาเข้า, กระแสไฟฟ้า, และพารามิเตอร์กระแสไฟฟ้าขาออก

IV. การเดินสายไฟทั่วไปสำหรับตัวแปลงความถี่

มีผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์ความถี่แบบดั้งเดิมอยู่มากมาย (เช่น ABB, Siemens และ Schneider) ส่วนนี้จะเน้นที่ซีเมนส์ SINAMICS V20 ตัวแปลงความถี่สามเฟส 400 โวลต์โดยเป็นตัวอย่าง

แผนผังการเดินสายไฟทั่วไป (ดูรูปที่ 20-1):

แหล่งจ่ายไฟเชื่อมต่อกับขั้วไฟฟ้าผ่านฟิวส์, คอนแทคเตอร์, ตัวเหนี่ยวนำขาเข้า, และตัวกรอง L1, L2, L3ขั้วต่อมอเตอร์ ยู, วี, ดับเบิลยู เชื่อมต่อกับมอเตอร์ผ่านรีแอคเตอร์เอาต์พุต ขั้วต่อ PE ของอุปกรณ์ทั้งหมดต้องต่อลงดิน ขั้วต่อเบรกช่วยให้เกิดการเบรกแบบฟื้นฟูพลังงานโดยเชื่อมต่อชุดเบรกและตัวต้านทานเบรก การควบคุมจากระยะไกลสามารถทำได้ผ่านโมดูลอินเทอร์เฟซ BOP หรืออาจทำการตั้งค่าอย่างรวดเร็วโดยการเชื่อมต่อโมดูลเชื่อมต่ออัจฉริยะ

รูปที่ 20-1: การเดินสายไฟทั่วไปสำหรับอินเวอร์เตอร์ปรับความเร็วรอบ

รูปที่ 20-2: แผนผังการเดินสายวงจรหลักและวงจรควบคุมสำหรับ SINAMICS V20

จุดสำคัญที่ควรทราบ:
1. ข้อจำกัดความยาวของสายเคเบิลที่มีฉนวนกันสัญญาณ: ภายใต้เงื่อนไขที่เทียบเท่ากัน ความยาวที่อนุญาตของสายเคเบิลที่มีฉนวนกันสัญญาณจะสั้นกว่าสายเคเบิลที่ไม่มีฉนวนกันสัญญาณ
2. เทคโนโลยี 87 Hz: เมื่อตัวแปลงความถี่ 400V ทำงานกับมอเตอร์ 230V/400V ที่ความถี่ 87Hz ควรเลือกมอเตอร์ให้เหมาะสมการเชื่อมต่อเดลต้า。