Apa itu rangkaian penggerak vfd: pengoperasian, jenis dan aplikasinya

Ada banyak pabrik dan pabrik di dunia yang menggunakan jenis motor daya tinggi yang berbeda. Karena konsumsi daya yang tinggi, pabrik dan pabrik akhirnya membayar tagihan energi dalam jumlah yang tinggi. Untuk mengatasi konsumsi daya yang tinggi dan untuk meningkatkan efisiensi, VFD telah diperkenalkan empat dekade lalu tetapi sirkuitnya tidak cukup kuat.

VFD adalah kependekan dari Drive Frekuensi Variabel atau konverter frekuensi. Frekuensi menentukan RPM motor dan dengan mengontrol frekuensi AC, RPM motor dapat dikontrol. Berbagai jenis PKS tersedia di pasar elektronik dan kelistrikan mulai dari aplikasi terkait motor kecil hingga motor induksi daya tinggi. Selain VFD tiga fase, VFD fase tunggal juga tersedia.

Sirkuit PKS dan Pengoperasiannya

Sirkuit VFD terdiri dari tiga bagian.

1. Bagian penyearah

2. Bagian filter

3. Bagian switching atau inverter.

Pada gambar di bawah, tiga bagian ditampilkan di dalam diagram blok. Ini adalah diagram blok sirkuit dasar dari VFD tiga fase.

Bagian Penyearah Sirkuit VFD

bagian penyearah menggunakan 6 dioda. Dioda D1, D2, dan D3 dihubungkan dengan rel positif dan dioda D4, D5 dan D6 dihubungkan dengan rel negatif. Keenam dioda tersebut bertindak sebagai jembatan dioda yang mengubah sinyal AC tiga fasa menjadi rel DC tunggal. Tiga fase R, B, dan Y dihubungkan melintasi dioda. Bergantung pada polaritas gelombang sinusoidal, dioda menjadi bias maju atau bias balik sehingga memberikan pulsa positif atau pulsa negatif di rel positif dan negatif.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara kerja penyearah, cukup ikuti tautannya.

Bagian Filter dari Sirkuit PKS

Seperti yang kita ketahui dioda penyearah standar hanya mengubah sinyal AC menjadi DC, tetapi sinyal keluaran DC kurang lancar karena ada riak AC yang bergantung pada frekuensi juga terkait dengannya. Untuk memperbaiki riak AC dan untuk menghasilkan keluaran DC yang mulus, ada persyaratan dari beberapa jenis filter penolakan riak. Komponen standar untuk filter adalah menggunakan berbagai jenis kapasitor dan induktor besar. Di bagian filter, terutama kapasitor menyaring riak AC dan memberikan output DC yang mulus.

Dalam beberapa kasus, jenis filter lain juga digunakan untuk mengurangi kebisingan masukan AC dan harmonisa.

Bagian Switching atau Inverter dari VFD Circuit

Bagian switching atau inverter membalikkan DC ke AC. Pada bagian ini, berbagai jenis sakelar elektronik digunakan, mulai dari transistor daya tinggi, IGBT, atau MOSFET. Sakelar dihidupkan atau dimatikan dengan cepat dan beban menerima tegangan berdenyut yang sangat mirip dengan AC. Frekuensi keluaran sebanding dengan tingkat switching. Tingkat peralihan tinggi memberikan keluaran frekuensi tinggi sedangkan tingkat peralihan rendah memberikan keluaran frekuensi rendah.

Berbagai jenis PKS

Bergantung pada bagaimana PKS mengubah daya AC menjadi daya DC dan melakukan perbaikan, ada jenis PKS lain yang tersedia di pasaran.

Utama tiga jenis PKS yang VSI , CSI, dan PWM .

VFD tipe VSI

VSI adalah singkatan dari inverter sumber tegangan. Ini adalah jenis driver frekuensi variabel yang paling umum. Dalam jenis VFD ini, jembatan dioda sederhana digunakan untuk mengubah sinyal AC menjadi DC dan kapasitor digunakan untuk menyimpan energi. Sirkuit switching inverter menggunakan energi yang tersimpan di kapasitor dan menghasilkan keluaran.

Keuntungan

1. Memiliki jangkauan kecepatan yang baik.

2. Beberapa fasilitas kontrol motorik. Beberapa motor dapat dihubungkan dengan VFD tipe VSI tunggal.

3. Desain sederhana.

4. Hemat biaya dari sisi produksi dan pemasangan.

Kekurangan

1. karena efek cogging, muka motor beban menyentak selama situasi start dan stop.

2. Outputnya menyediakan berbagai jenis harmonik dan suara.

3. Jika kecepatan motor dikontrol atau kecepatan diturunkan, faktor daya keseluruhan sebagian besar terhambat yang mengakibatkan faktor daya buruk.

PKS tipe CSI

CSI adalah singkatan dari inverter sumber arus. VFD tipe VSI dirancang sedemikian rupa sehingga dapat memberikan output tegangan yang mulus tergantung pada rentang frekuensi variabel, tetapi pada VFD tipe CSI konstruksinya bergantung pada arus, bukan tegangan. Juga, Dalam kasus CSI, alih-alih penyearah jembatan dioda, konverter jembatan SCR digunakan. Energi keluaran disaring menggunakan induktor seri sebagai alternatif kapasitor untuk keluaran arus halus. VFD tipe CSI bertindak sama seperti generator arus konstan. Alih-alih gelombang tegangan persegi, VFD tipe CSI mampu memberikan arus gelombang persegi.

Keuntungan

1. Dapat diandalkan kemudian VSI tipe VFD.

2. Dukung motor induksi tenaga kuda yang lebih tinggi di mana VSI bukan pilihan yang sesuai.

3. Desain sederhana.

4. Kemampuan regenerasi yang baik.

Kekurangan

1. Faktor daya keseluruhan buruk, terutama pada RPM rendah.

2. Efek macet ada dan dapat menggetarkan poros motor saat berjalan.

3. Tidak cocok untuk operasi multi-motor sehubungan dengan VSI.

VFD tipe PWM

Ini adalah versi VFD tipe VSI yang ditingkatkan dan dimodifikasi. PWM adalah singkatan dari modulasi lebar pulsa. Dengan menggunakan teknik PWM, VFD mampu memberikan keluaran tegangan yang stabil dengan rasio frekuensi. Konstruksinya menggunakan jembatan dioda untuk memperbaiki sinyal AC menjadi sinyal DC. Sirkuit switching mengontrol siklus kerja dalam rentang frekuensi variabel. Regulator tambahan digunakan untuk mengatur output PWM untuk memberikan tegangan dan arus yang stabil dan tepat ke Beban.

Keuntungan

1. Tidak ada efek menyumbat atau menyentak.

2. Kecepatan dan rentang kendali yang luas.

3. Terdiri dari berbagai jenis sirkuit perlindungan.

4. Faktor daya konstan.

5. Induksi efisiensi yang sangat tinggi.

6. Hemat energi.

Kekurangan

1. rumit untuk desain.

2. Kompleks dalam penerapannya.

3. Membutuhkan perangkat keras tambahan.

4. Kebisingan yang terdengar di sirkuit driver.

5. solusi mahal.

Bagaimana cara memilih PKS untuk Aplikasi saya?

Untuk memilih VFD yang tepat untuk aplikasi tertentu, diperlukan pemahaman yang baik tentang beban. Jenis motor yang berbeda menghasilkan jenis torsi yang berbeda pula. Dalam beberapa aplikasi, torsi konstan diperlukan sedangkan dalam aplikasi lain torsi perlu dikontrol. Juga beban yang melintasi motor menentukan faktor spesifikasi motor, terutama peringkat Daya.

Untuk memilih PKS yang sesuai untuk aplikasi yang tepat, kita perlu mengevaluasi atau mempertimbangkan hal-hal berikut.

1. Tenaga kuda dari motor

2. Biaya

3. Lingkungan pengoperasian PKS dan motor

4. Fase tunggal atau tiga fase

5. PKS tunggal dengan motor tunggal atau PKS tunggal dengan banyak motor

6. Persyaratan fitur kontrol tambahan

Keuntungan PKS

Ada banyak alasan mengapa PKS adalah pilihan yang populer bagi konsumen di mana pengontrol lain sudah tersedia. Alasan terpenting untuk popularitas VFD adalah kemampuan konsumsi energi yang rendah dan biaya penyiapan awal. VFD menawarkan efisiensi tinggi dalam hal konsumsi energi selain perangkat pengontrol mana pun di segmen yang sama. Karenanya, dalam kasus pabrik dan pabrik besar di mana dibutuhkan motor tenaga kuda yang lebih besar, PKS menawarkan konsumsi daya yang rendah sehingga menurunkan jumlah tagihan energi dan memberikan peluang penghematan biaya.

VFD membatasi arus masuk selama kondisi start dan stop motor, yang juga mengurangi beban arus masuk di jalur suplai, serta memberikan margin keselamatan untuk motor yang mahal.

Selain kelebihan di atas, PKS dapat menurunkan biaya pemeliharaan sistem. Tidak diperlukan koneksi listrik dan operasi kontrol tambahan yang mahal. Ada opsi untuk menghubungkan beberapa motor yang dapat dikontrol menggunakan VFD tunggal yang selanjutnya mengurangi biaya pengaturan sistem tambahan.

Kerugian dari PKS

Namun, terlepas dari kelebihan di atas, ada beberapa kelemahan yang juga terkait dengan sistem PKS. Kelemahan utama dari sistem PKS adalah investasi penyiapan awal. Untuk pabrik atau pabrik di mana beberapa motor tenaga kuda tinggi perlu dikontrol menggunakan VFD, membutuhkan investasi yang tinggi.

Selain itu, PKS menyebabkan pemanasan motor dan membutuhkan konstruksi motor khusus. Konstruksi membutuhkan jenis isolasi Motor khusus, serta motor perlu ditentukan untuk aplikasi pengenal inverter.

Kerugian utama lainnya dari VFD adalah bahwa saluran listrik sumber utama sangat terganggu dengan distorsi, garis garis harmonik. Karenanya, perangkat lain yang terhubung ke saluran listrik yang sama juga terhambat selama kondisi pengoperasian.

Namun, kemajuan industri semikonduktor modern telah meningkatkan konstruksi sistem VFD modern. Sebelum era perangkat solid state, mesin rotari adalah komponen utama yang digunakan untuk membuat PKS. Di era mikroprosesor modern, VFD dilengkapi dengan semua jenis proteksi seperti undervoltage, overvoltage, thermal overload protection, dll. Dengan fasilitas kontrol yang tepat. Aplikasi Motor dalam industri bertanggung jawab atas 25% konsumsi energi listrik dunia, yang dapat dikontrol secara efisien menggunakan VFD.