VFD 제어판

해당 표준

UL 508a

IEC61000-4 《수정안 1- 전자기 호환성 (EMC)》

특징

• 우수한 성능
• 에너지 절약
• 고효율
  
  
  

제품 성능 표준

GB/T 12668.3-2012 : 가변 속도 전기 드라이브-파트 3 : 전자기 호환성 요구 사항 및 특정 테스트 방법

IEC 61800-2 : 2021 : 조정 가능한 속도 전력 구동 시스템 - 2 부 : 일반 요구 사항 - 조정 가능한 속도 AC 전원 드라이브 시스템에 대한 등급 사양

IEC 60204-1 : 2021 : 기계의 안전 - 기계의 전기 장비 - 1 부 : 일반 요구 사항

IEC 61000-6-2 : 2016 : 전자기 호환성 (EMC)-6 부 : 제네릭 표준-산업 환경의 면역 표준

애플리케이션

VFD 제어판은 생산 라인, 펌프, 팬, 에어컨, 엘리베이터, 물류 창고, 야금 및 기타 다양한 산업 시나리오와 널리 사용됩니다.

VFD 기술의 중요성

가변 주파수 드라이브 (VFD) 기술은 현대 산업 자동화의 초석으로, 효율성, 제어 및 장비 수명의 중요한 발전을 제공합니다. 전기 모터의 속도와 토크를 정확하게 관리함으로써 VFD는 전통적인 고정 단속 모터 시스템에 비해 상당한 이점을 제공합니다.

VFD 기술의 주요 이점은 다음과 같습니다.

• 에너지 절약 : 가장 설득력있는 장점 중 하나는 에너지 소비의 실질적인 감소입니다. 펌프 및 팬과 같은 응용 분야에서 모터의 전력 소비는 속도의 큐브와 직접 관련이 있습니다. 소량의 속도 감소조차도 상당한 에너지 절약으로 이어질 수 있으며, 종종 20%의 속도 감소로 에너지 사용을 거의 50% 줄입니다. 이 기능을 통해 기계는 에너지 사용과 실제 부하 수요와 일치하여 폐기물을 최소화하고 운영 비용을 낮출 수 있습니다.
• 강화 된 프로세스 제어 : VFD는 모터의 속도, 가속 및 토크를 정확하고 조절 가능한 제어 할 수 있습니다. 이로 인해 운동 속도가 점차 증가하여 벨트, 기어 및 커플 링의 기계적 응력을 줄이는 소프트 스타트와 같은 부드러운 작동이 발생합니다. 이 수준의 제어는 제조 컨베이어 시스템에서 HVAC 애플리케이션에 이르기까지 높은 정확도를 요구하는 응용 분야에서 중요합니다. 더 나은 제품 품질과 일관된 성능을 보장합니다.
• 확장 장비 수명 : 스타트 업 및 작동 중 기계적 응력을 줄임으로써 VFD는 모터 및 연결된 장비의 마모를 최소화합니다. 이 부드러운 작동은 기계적 구성 요소의 수명이 길어지고 유지 보수 및 가동 중지 시간의 빈도를 줄입니다. 또한 VFD는 열 과부하, 과전압 및 저전압과 같은 문제에 대한 모터에 대한 보호 기능이 향상됩니다.

VFD 패널의 핵심 구성 요소

가변 주파수 드라이브 (VFD) 제어판은 모터를 안전하게 제어하기 위해 함께 작동하는 다양한 구성 요소의 어셈블리입니다. VFD 자체는 중앙 구성 요소이지만 패널은 다른 중요한 장치를 통합하여 보호, 운영 안정성 및 사용자 제어를 보장합니다.

가변 주파수 드라이브 (VFD)

패널의 핵심에는 AC 드라이브 또는 인버터라고도 알려진 VFD가 있습니다. 이 정교한 전자 장치는 고정 주파수와 전압을 들어오는 전원 공급 장치를 가변 주파수 및 전압 출력으로 변환하는 데 도움이됩니다. 이 프로세스를 통해 모터의 속도와 토크를 정확하게 제어 할 수 있습니다. VFD는 정류기, DC 링크 및 인버터의 세 가지 1 차 섹션으로 구성됩니다.

주요 전기 부품

VFD를 지원하고 전체 시스템을 보호하기 위해 제어판에는 몇 가지 주요 전기 구성 요소가 포함됩니다.

• 회로 차단기 및 퓨즈 : 이들은 입력 전원 공급 장치에 위치한 필수 보호 장치입니다. 단락이 발생하거나 과부하가 발생한 경우 회로를 방해하여 VFD 및 기타 구성 요소를 손상으로부터 보호합니다. 또한 유지 보수를 위해 전원을 안전하게 분리하는 수단으로 사용됩니다.
• 라인 원자로 및 고조파 필터 : 라인 반응기는 VFD 이전에 설치되어 전력선에서 고조파 및 전압 스파이크를 완화하여 전력 품질을 향상시키고 드라이브를 보호합니다. 동일한 전력 그리드의 다른 장비에 부정적인 영향을 줄 수있는 고조파 왜곡의보다 효과적인 감소를 위해 고조파 필터를 사용할 수 있습니다.
• 컨택 터 및 바이 패스 장치 : 접촉기는 모터에서 VFD를 참여 시키거나 분리하는 데 사용될 수 있습니다. 바이 패스 컨택 터를 사용하면 모터를 메인 전원 공급 장치에서 직접 실행하여 VFD를 우회 할 수 있습니다. VFD가 실패하거나 유지 보수가 필요한 경우에도 시스템이 계속 작동 해야하는 중요한 응용 프로그램의 중요한 기능입니다.
• 냉각 시스템 : VFD는 작동 중에 상당한 양의 열을 생성합니다. 과열을 방지하고 신뢰성을 보장하기 위해 컨트롤 패널에는 냉각 시스템이 장착되어 있으며, 여기에는 냉각 팬 또는 에어컨 장치, 특히 뜨거운 환경에서도 포함 할 수 있습니다.

제어 및 인터페이스 장치

패널 의이 부분은 시스템의 인간 상호 작용 및 모니터링을 허용합니다.

• 연산자 인터페이스 (HMI) : 패널의 전면에는 일반적으로 키패드, 터치 스크린 또는 버튼 및 표시등과 같은 연산자 인터페이스가 있습니다. 이를 통해 운영자는 모터를 시작하고 정지하고 속도를 조정하고 운영 상태 (예 : 속도, 전류)를 모니터링하며 결함 또는 경보를 볼 수 있습니다. 이러한 인터페이스는 간단한 푸시 버튼에서 더 큰 제어 시스템과 통합되는 고급 터치 스크린에 이르기까지 다양합니다.

VFD 제어판 작동 방식

VFD 캐비닛은 3 단계 공정을 통해 전력을 조작하여 모터의 속도를 정확하게 제어합니다. 이 프로세스는 가변 주파수 드라이브 자체 내에서 발생하며, 이는 패널에 의해 수용되고 보호되는 중앙 구성 요소입니다.

AC에서 DC 변환 (정류)

프로세스는 유틸리티 라인의 표준 고정 주파수 AC 전원이 VFD로 들어가면 시작됩니다. 드라이브 내부의 첫 번째 단계는 일반적으로 일련의 다이오드로 구성된 컨버터 또는 정류기입니다. 이 섹션의 유일한 기능은 들어오는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 것입니다. 이 단계의 출력은 맥동 DC 전압입니다.

DC 버스 및 필터링

정류기의 맥동 DC 전압은 DC 링크라고도하는 DC 버스로 전송됩니다. 이 중간 단계는 맥동을 필터링하고 부드럽게하는 대형 커패시터로 구성되어 깨끗하고 안정적인 DC 전압을 만듭니다. 커패시터는 저수지 역할을하여 최종 단계에서 사용할 전기 에너지를 저장합니다.

DC에서 AC 변환 (반전)

이것은 제어가 발생하는 중요한 단계입니다. VFD의 마지막 섹션은 인버터입니다. DC 버스에서 부드러운 DC 전압을 필요로하며 고속 트랜지스터 (절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 또는 IGBT와 같은)를 사용하여 새로운 AC 전압 출력을 생성합니다. 이 트랜지스터를 매우 높은 속도로 켜고 끄면 펄스 폭 변조 (PWM)로 알려진 기술을 사용하여 시뮬레이션 된 AC 세인파를 구성합니다. 결정적으로,이 새로운 AC 출력의 전압과 주파수는 모두 완전히 조절 가능합니다.

정확한 모터 제어 달성

AC 모터의 회전 속도는 공급 된 전원의 주파수에 직접 비례합니다. 인버터로부터 합성 된 AC 출력의 주파수를 정확하게 제어함으로써, VFD는 모터가 회전하는 정확한 속도를 지시 할 수있다. 예를 들어, 60Hz 모터를 반 속도로 실행하려면 VFD는 30Hz 주파수를 출력합니다. VFD는 또한 필요한 토크를 제공하고 모터가 과도한 전류 및 과열을 그리는 것을 방지하기 위해 주파수 (일정한 볼트 -Hertz 또는 V/Hz 비율을 유지)에 비례하여 출력 전압을 조정합니다. 이 전체 프로세스를 사용하면 모터의 속도를 거의 0에서 전체 정격 속도까지, 심지어 그 이상으로 부드럽고 스티 플러스 제어 할 수 있습니다.

VFD 패널의 일반적인 응용

VFD 드라이브 패널은 다재다능하고 수많은 산업 분야에서 모터 제어를 향상시키고 에너지 효율을 향상 시키며 프로세스를 최적화하기 위해 널리 사용됩니다. 모터 속도를 정확하게 관리하는 능력은 서비스 구축에서 중공업 운영에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 매우 중요합니다.

HVAC 시스템

난방, 환기 및 에어컨 (HVAC) 시스템에서 VFD는 팬, 펌프 및 압축기 제어에 중요합니다. 건물의 실시간 가열 또는 냉각 수요와 일치하도록 운동 속도를 조정함으로써 VFD는 에너지 소비를 크게 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 팬 모터를 20% 느리게하면 에너지 절약이 거의 50%입니다. 이 정확한 제어는 또한 더 안정적인 온도 및 압력 수준으로 이어지고, 갑작스런 시작과 정지에서 기계적 응력을 줄임으로써 탑승자의 편안함을 향상시키고 장비의 수명을 연장시킵니다.

잘 펌프 및 수처리

VFD 패널은 자주 물과 폐수 관리에 사용됩니다. Well Pump Applications에서 VFD는 펌프의 속도를 조정하여 변동하는 수요에도 불구하고 일정한 수압을 유지할 수 있습니다. 이렇게하면 펌프 모터의 빈번한 온/오프 사이클링을 제거하여 에너지를 절약하고 모터의 수명을 연장시킵니다. 수처리 식물에서 VFD는 펌프 및 송풍기를 제어하는 ​​데 사용되므로 유량 및 폭기 공정의 정확한 조절이 가능하며, 이는 효과적인 처리에 필수적입니다. 또한 펌프의 소프트 스타트 및 중지를 제공하여 워터 해머와 같은 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

산업 및 제조

산업 분야에서 VFD 패널은 다양한 기계에 필수적입니다. 응용 프로그램에는 다음이 포함됩니다.

• 컨베이어 시스템 : VFD를 통해 생산 요구에 따라 컨베이어 속도를 조정하여 원활한 작동 및 다른 프로세스와 동기화 할 수 있습니다.
• 펌프, 압축기 및 팬 : HVAC 시스템과 마찬가지로 VFD는 산업 펌프, 압축기 및 팬을 제어하여 출력을 공정 수요와 일치시키고 에너지 절약을하는 데 사용됩니다.
• 공작 기계 : 믹서, 그라인더 및 선반과 같은 장비에서 VFD는 제품 품질과 일관성에 필요한 정확한 속도와 토크 제어를 제공합니다.