Qu'est-ce que le circuit d'entraînement VFD: son fonctionnement, ses types et ses applications

Il existe de nombreuses usines et usines dans le monde qui utilisent un type différent de moteurs haute puissance. En raison de la forte consommation d'énergie, les usines et les usines finissent par payer un montant élevé de factures d'énergie. Pour surmonter la forte consommation d'énergie et augmenter l'efficacité, le VFD a été introduit il y a quatre décennies, mais le circuit n'était pas assez solide.

VFD est la forme courte d'un variateur de fréquence ou d'un variateur de fréquence. La fréquence détermine le régime du moteur et en contrôlant la fréquence CA, le régime du moteur peut être contrôlé. Différents types de VFD sont disponibles sur le marché de l'électronique et de l'électricité, allant des applications liées aux petits moteurs aux moteurs à induction haute puissance. Outre les VFD triphasés, des VFD monophasés sont également disponibles.

Circuit VFD et son fonctionnement

Un circuit VFD se compose de trois parties.

1. La section redresseur

2. La section filtre

3. La section de commutation ou d'onduleur.

Dans l'image ci-dessous, les trois sections sont présentées à l'intérieur d'un schéma de principe. Ceci est un schéma de principe de circuit de base d'un VFD triphasé.

Section redresseur du circuit VFD

la section redresseur utilise 6 diodes. Les diodes D1, D2 et D3 sont connectées au rail positif et les diodes D4, D5 et D6 sont connectées au rail négatif. Ces 6 diodes agissent comme un pont de diodes qui convertit le signal CA triphasé en un seul rail CC. Les triphasés R, B et Y sont connectés à travers la diode. En fonction de la polarité de l'onde sinusoïdale, les diodes sont polarisées en direct ou inversées, fournissant ainsi une impulsion positive ou une impulsion négative dans les rails positifs et négatifs.

Pour en savoir plus sur le fonctionnement du redresseur, suivez simplement le lien.

Section de filtre du circuit VFD

Comme nous le savons, les diodes de redressement standard ne convertissent que le signal CA en CC, mais le signal CC de sortie n'est pas assez lisse car des ondulations CA dépendant de la fréquence lui sont également associées. Pour rectifier l'ondulation CA et créer une sortie CC régulière, il est nécessaire d'utiliser une sorte de filtres de rejet d'ondulation. Le composant standard du filtre consiste à utiliser différents types de grands condensateurs et inductances. Dans la section de filtre, le condensateur filtre principalement l'ondulation CA et fournit une sortie CC régulière.

Dans certains cas, d'autres types de filtres sont également utilisés pour réduire les bruits et les harmoniques CA d'entrée.

Section de commutation ou d'inverseur du circuit VFD

La section de commutation ou inverseur inverse le CC en CA. Dans cette section, différents types de commutateurs électroniques sont utilisés, allant des transistors haute puissance aux IGBT ou MOSFET. Les interrupteurs sont rapidement activés ou désactivés et la charge reçoit une tension pulsée très similaire à celle du courant alternatif. La fréquence de sortie est proportionnelle à la vitesse de commutation. Une vitesse de commutation élevée fournit une sortie haute fréquence tandis qu'une faible vitesse de commutation fournit une sortie basse fréquence.

Différents types de VFD

En fonction de la façon dont le VFD convertit le courant alternatif en courant continu et effectue la rectification, d'autres types de VFD sont disponibles sur le marché.

Les trois principaux types de VFD sont VSI , CSI et PWM .

VFD de type VSI

VSI signifie onduleur de source de tension. Il s'agit du type le plus courant de pilote de fréquence variable. Dans ce type de VFD, un simple pont de diodes est utilisé pour convertir le signal CA en CC et un condensateur est utilisé pour stocker l'énergie. Un circuit de commutation inverseur utilise l'énergie stockée dans le condensateur et fournit la sortie.

Avantage

1.Il a une bonne plage de vitesse.

2. installation de contrôle de moteur multiple. Plusieurs moteurs peuvent être connectés avec un seul VFD de type VSI.

3. conception simple.

4.Il est rentable du côté de la production et de l'installation.

Désavantages

1.Due à cogging effet, la face du moteur de charge saccades lors de la situation de démarrage et d' arrêt.

2.La sortie fournit différents types d'harmoniques et de bruits.

3.Si la vitesse du moteur est contrôlée ou si la vitesse est diminuée, le facteur de puissance global est largement entravé, ce qui entraîne un facteur de puissance médiocre.

VFD de type CSI

CSI signifie onduleur de source de courant. Les VFD de type VSI sont conçus de manière à pouvoir fournir une sortie de tension régulière en fonction de la plage de fréquence variable, mais dans les VFD de type CSI, la construction dépend du courant plutôt que de la tension. En outre, dans le cas du CSI, au lieu du redresseur à pont de diodes, un convertisseur de pont SCR est utilisé. L'énergie de sortie est filtrée à l'aide d'inductances en série au lieu de condensateurs pour une sortie de courant régulière. Les VFD de type CSI agissent comme un générateur de courant constant. Au lieu d'une onde carrée de tension, les VFD de type CSI sont capables de fournir une onde carrée de courant.

Avantage

VFD fiables puis de type VSI.

2.Supportez les moteurs à induction de puissance plus élevée là où VSI n'est pas un choix approprié.

3. conception simple.

4. bonnes capacités de régénération.

Désavantages

Le facteur de puissance global est médiocre, en particulier à bas régime.

L'effet 2.Cogging existe et pourrait faire vibrer l'arbre du moteur pendant le fonctionnement.

3.Il n'est pas adapté au fonctionnement multi-moteur en ce qui concerne VSI.

VFD de type PWM

Il s'agit d'une version améliorée et modifiée des VFD de type VSI. PWM signifie modulation de largeur d'impulsion. En utilisant la technique PWM, les VFD sont capables de fournir une sortie de tension stable maintenue avec un rapport de fréquence. La construction utilise un pont de diodes pour redresser le signal CA en un signal CC. Le circuit de commutation contrôle le cycle de service dans une plage de fréquence variable. Un régulateur supplémentaire est utilisé pour réguler la sortie PWM afin de fournir une tension et un courant stables et appropriés à la charge.

Avantage

Aucun effet de colmatage ou de secousse.

2. large plage de vitesse et de contrôle.

3.Consist différents types de circuits de protection.

4. facteur de puissance constant.

5. induire une efficacité très élevée.

6. efficacité énergétique.

Désavantages

1.Complexe à concevoir.

2.Complexe en ce qui concerne la mise en œuvre.

3.Nécessite du matériel supplémentaire.

4. génération de bruit audible dans le circuit de pilotage.

5. solution coûteuse.

Comment sélectionner VFD pour mon application?

Pour sélectionner les VFD appropriés pour une application spécifique, une bonne compréhension de la charge est nécessaire. Différents types de moteurs produisent différents types de couple. Dans certaines applications, un couple constant est nécessaire alors que dans d'autres applications, le couple doit être contrôlé. La charge à travers le moteur est également un facteur déterminant de la spécification du moteur, principalement la puissance nominale.

Pour sélectionner le VFD approprié pour l'application appropriée, nous devons évaluer ou prendre en compte les éléments suivants.

1. Puissance du moteur

2. Le coût

3. L'environnement de fonctionnement du VFD et des moteurs

4. Monophasé ou triphasé

5. VFD simple avec moteur unique ou VFD simple avec plusieurs moteurs

6. Exigences relatives aux fonctionnalités de contrôle supplémentaires

Avantages de VFD

Il y a de nombreuses raisons pour lesquelles le VFD est un choix populaire auprès des consommateurs lorsque d'autres contrôleurs sont facilement disponibles. La raison la plus importante de la popularité du VFD est la faible consommation d'énergie et le coût d'installation initial. Les VFD offrent un rendement élevé en termes de consommation d'énergie autre que les dispositifs de contrôle du même segment. Pour cette raison, dans le cas de grandes usines et usines où des moteurs de plus grande puissance sont nécessaires, le VFD offre une faible consommation d'énergie, réduisant ainsi le montant de la facture énergétique et offre des opportunités de réduction des coûts.

Le VFD limite le courant d'appel pendant la condition de démarrage et d'arrêt du moteur, ce qui diminue également la charge d'appel dans la ligne d'alimentation et fournit une marge de sécurité pour les moteurs coûteux.

Outre les avantages ci-dessus, le VFD peut réduire le coût de maintenance du système. Aucune opération supplémentaire de connexion électrique et de contrôle n'est nécessaire. Il existe des options pour connecter plusieurs moteurs qui peuvent être contrôlés à l'aide d'un seul VFD, ce qui réduit encore les coûts d'installation supplémentaires du système.

Inconvénients du VFD

Cependant, malgré les avantages ci-dessus, il existe quelques inconvénients également associés au système VFD. Le principal inconvénient du système VFD est l'investissement initial dans la configuration. Pour une usine ou une usine où plusieurs moteurs de haute puissance doivent être contrôlés à l'aide de VFD, cela nécessite des investissements élevés.

En outre, les VFD provoquent un échauffement du moteur et nécessitent une construction de moteurs spéciale. La construction nécessite des types spéciaux d'isolations de moteur, ainsi que les moteurs doivent être spécifiés pour les applications classées par variateur.

Un autre inconvénient majeur du VFD est que la ligne d'alimentation de la source principale est fortement perturbée par la distorsion, les harmoniques de ligne entaillant. Pour cette raison, les autres appareils connectés à la même ligne électrique sont également gênés pendant la condition de fonctionnement.

Cependant, les progrès de l'industrie moderne des semi-conducteurs ont grandement amélioré la construction des systèmes VFD modernes. Avant l'ère des dispositifs à semi-conducteurs, les machines rotatives sont le principal composant utilisé pour fabriquer les VFD. À l'ère moderne des microprocesseurs, les VFD sont équipés de toutes sortes de protections telles que sous-tension, surtension, protection contre les surcharges thermiques, etc. avec des installations de contrôle appropriées. L'application Moteur dans l'industrie est responsable des 25% de la consommation mondiale d'énergie électrique, qui peut être efficacement contrôlée à l'aide de VFD.