بهترین برنامه های کاربردی برای درایوهای فرکانس متغیر (VFD)

پیشرفت ها در درایوهای فرکانس متغیر

موتور القایی سه فاز از متداول ترین انواع موتور در ساخت سیستم های کاربردی گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع (HVAC) می باشد، هرچند، ممکن است برخی از سیستم های کاربردی کوچکتر، از یک موتور القایی تک فاز استفاده کنند.

درایوهای فرکانس متغیر را می توان در هر یک از این دو سیستم بکار برد.

درحالی که درایوهای فرکانس متغیر می توانند با طیف وسیعی از برنامه های کاربردی استفاده شوند، فقط آنهایی که به عملکرد سرعت متغیر نیاز دارند همان هایی هستند که می توانند امتیازات قابل توجهی ایجاد کنند.

برای مثال، سرعت جریان تولید شده توسط پمپ ها، که به سیستم های تهویه مطبوع ساختمان سرویس می دهد را

می توان با استفاده از یک VFD بمنظور تغییر سرعت جریان، با بار و مصرف ساختمان تطبیق داد.

به طور مشابه، در سیستم هایی که نیاز به یک فشار ثابت دارند،

آن هم بدون در نظر گرفتن سرعت جریان، مانند سیستم های آب سرد و گرم خانگی،

یک درایو فرکانس متغیر که توسط یک نقطه تعیین فشار کنترل می شود، می تواند فشار را در حدی فراتر از سطح تقاضا و باور نکردنی حفظ کند.

اکثر سیستم های تهویه مطبوع (HVAC) تجاری و سازمانی، از سیستم های فن با حجم های متفاوت برای توزیع تهویه مطبوع استفاده می کنند.

بیشتر آنها از طریق یک سیستم دمپر ورودی متغیر در سیستم فن و جعبه های حجم هوای متغیر کنترل می شوند.

هرچه بار سیستم کاهش یابد، جعبه های حجم هوای  متغیر بسته شده، و فشار استاتیک در سیستم افزایش خواهد یافت.

کنترلر فن، این افزایش را حس نموده  و پره های ورودی آن را می بندد.

اگر چه استفاده از این نوع سیستم کنترل، الزامات انرژی فن  سیستم را کاهش خواهد داد،

اما نمی تواند به اندازه یک سیستم مبتنی بر درایوهای فرکانس متغیر، کارآمد و دقیق باشد.

یک سیستم جریان مبرد متغیر، کاندید دیگری برای استفاده در اینورتر VFD است.

سیستم های جریان مبرد متغیر، یک یا چند کمپرسور را به یک سیستم تامین مبرد مشترک، که اواپراتورهای متعددی را تغذیه می کند، متصل می کنند.

با لوله کشی مبرد (سرد کن)، به جای کانالهای هوا،  توزیع انرژی مورد نیاز تا حدی کاهش می یابد.

از آنجایی که بار کمپرسور، به طور مداوم از اواپراتورها، بر اساس نیاز در حال تغییر است،

یک اینورتر VFD می تواند برای کنترل سرعت عامل کمپرسور، بمنظور مطابقت با بار، مورد استفاده قرار گیرد و الزامات انرژی را تحت شرایط بار جزئی کاهش دهد.

برنامه های کاربردی بیشتر  برای داریو سرعت متغیر

مزیت استفاده از اینورتر:

در صورت استفاده از اینورتر  ئر کاربرد هایی ماننده آسیاب ها و سیستم های پمپاژ مصرف انرژی کاهش می یابد.

در نتیجه هزینه برق نیز کاهش پیدا می کند.

با نصب و به کارگیری اینورتر امکان تغییر سرعت موتور به وجود می آید،

امکان تغییر جهت حرکت موتور و امکان کنترل از راه دور وجود دارد.

انتخاب اینورتر مناسب از موتور در برابر بار اضافه محافطت می کند و در شرایطی که نواسانات 20% ولتاژ ورودی اعمال شود باز هم موتور می تواند به کار خود ادامه دهد.

در حالی که امتیاز اولیه برای هر دوی این برنامه ها، صرفه جویی انرژی است،

اما درایوهای فرکانس متغیر برای استفاده در برنامه های کاربردی دیگری که در آنها،

حفاظت از انرژی در رتبه دوم اهمیت قرار دارد،به خوبی مناسب هستند.

بدرایوهای فرکانس متغیر می توانند سرعت دقیق و کنترل گشتاور را در برنامه های کاربردی تجاری فراهم کنند.

برخی از برنامه های تخصصی  توامان از دو فن یا پمپ استفاده می کنند.

درایوهای فرکانس متغیر  (اینورتر) با کنترل سرعت دقیق خود می توانند اطمینان حاصل کنند

که هر دو واحد، در سرعت مورد نظر عمل کرده و در کار هم اخلال ایجاد نمی کنند

و یا اینکه یک واحد، باری بیش از سطح طراحی شده را حمل نمی کند.

پیشرفتها در تکنولوژی، باعث افزایش تعداد بارهای ایجاد شده توسط واحدها شده است.

امروزه، واحدهایی با رتبه بندی ولتاژ و جریان در دسترس هستند.

می توانند با اکثر موتورهای القایی سه فاز موجود در ساختمان ها مطابقت داشته باشند.

با 500 واحد اسب بخار  مجریان سیستم های تاسیسات، آنها راروی چیلرهای سانتریفوژ ظرفیت بالا، نصب می کنند،

جایی که می توان به صرفه جویی های بسیار بزرگی در انرژی دست یافت.

یکی از مهم ترین تغییراتی که به تازگی صورت گرفته این است که با پذیرش گسترده واحدها و شناسایی مزایای انرژی و موارد تعمیر و نگهداری، تولید کنندگان کنترل های مربوط به VFD را به عنوان بخشی از سیستم خود، در تعدادی از برنامه های کاربردی می گنجانند. برای مثال، تولید کنندگان چیلرهای سانتریفوژ، تولید کنندگان کمپرسورهای تولید باد و کمپرسورهای تولید سرما کنترل های VFD را بعنوان یک آپشن در تعدادی از واحدهای خود ارائه می کنند.

به طور مشابه، تولید کنندگان سیستم های پمپ تقویت کننده آب خانگی (بوستر پمپ ها) نیز کنترل ها را به عنوان بخشی از سیستم خود ارائه می دهند

و در حالی که هزینه های انرژی و تعمیر و نگهداری را کاهش می دهند،

استراتژی های کنترل بهتری را به کاربران خود پیشنهاد می کنند

و رتبه خرابی سیستم را نیز به شدت کاهش میدهند.

چند مورد برای احتیاط کاری

هنگام ارزیابی نصب و راه اندازی یک VFD، مجری سیستم های تاسیساتی باید تعدادی از عوامل مربوط به ویژگی های برنامه ها را در نظر بگیرد. بسیاری از درایوهای فرکانس متغیر، یک سری از پالس ها را منتشر می کنند که به سرعت تغییر می کند.

این پالس ها می توانند از پایانه های موتور به کابلی که درایو های فرکانس متغیر را به موتور متصل می کند، منعکس شود.در برنامه های کاربردی با طول کابل زیاد بین موتور و اینورتر VFD، این پالس های برگشتی می توانند ولتاژهایی تولید کنند که از خط مجاز ولتاژ تجاوز کرده و باعث ایجاد تنش در کابل و سیم پیچی های موتور شود که می تواند به شکست عایق منجر شود.

در حالی که این اثر در موتورهایی با کارکرد 220 ولت یا کمتر خیلی قابل ملاحظه نیست،

اما برای موتورهایی با کارکرد 400 ولت یا بالاتر نگران کننده است.

لذا باید فاصله بین VFD و موتور را برای این دسته از برنامه های کاربردی، به حداقل رسانید. از کابل کشی هایی که به طور اختصاصی برای استفاده در درایوهای فرکانس متغیر طراحی شده است استفاده شود. و نصب یک فیلتر، که به طور خاص برای کاهش تاثیر پالس های منعکس شده، طراحی شده است را نیز باید در نظر گرفت.

تاثیری که درایو فرکانس متغیر می تواند بر یاطاقان های موتور داشته باشد، عامل دیگری است که باید در نظر گرفته شود. پالس های تولید شده توسط درایو فرکانس متغیر، می تواند یک دیفرانسیل ولتاژ بین شفت موتور و پوشش آن ایجاد کند. اگر این ولتاژ به اندازه کافی بالا باشد، می تواند باعث ایجاد جرقه هایی در یاطاقان ها شود که منجر به ساییده شدن سطح آنها می شود.

جریان های نشتی بلبرینگ

استفاده از کابلی که بطور اختصاصی برای استفاده درایو های فرکانس متغیر طراحی شده است

می تواند از بروز این وضعیت جلوگیری کند.