Разлика между Меки стартер и Честотен преобразувател (Variable Frequency Drive)

Честотните преобразуватели (VFDs) и меките стартери са различни типове устройства за стартиране на мотори, въпреки че използването им на полупроводници често причинява объркване. Въпреки че и двете позволяват безопасно стартиране и спиране на индукционни мотори, те се отличават значително по принцип на действие, функционалност и приложение.

VFD-тата регулират напрежението и честотата, за да контролират динамично скоростта на мотора, подходящи за сценарии с променящи се натоварвания. Меките стартери обаче използват нарастване на напрежението, за да ограничат входния ток при стартиране, без да регулират скоростта след активация. Тази фундаментална разлика определя техните роли: VFD-тата изпъкват в приложения, чувствителни към скоростта и енергийно ефективни, докато меките стартери предлагат стойност за паричните средства, опростено стартиране за мотори с постоянна скорост.

Преди да се погледнат разликите между VFD-тата и меките стартери, е важно да се дефинира стартерът на мотора.

Стартер на мотор

Стартерът на мотора е ключово устройство, проектирано да започва и спира безопасно работата на индукционен мотор. По време на стартиране, индукционният мотор изисква значителен входен ток – около 8 пъти неговият номинален ток – поради ниско съпротивление на обмотките. Този възход може да повреди внутренните обмотки, да съкрати жизнения цикъл на мотора или дори да го изгори.

Стартерите намаляват този риск, като намаляват стартиращия ток, защитавайки мотора от механически стрес (например внезапни подскачания) и електрически повреди. Те също така осигуряват безопасно спиране и често включват вградена защита срещу ниско напрежение и прекомерен ток – което ги прави незаменими за надеждна работа на мотора.

Мек стартер

Мек стартер е специализиран стартер на мотор, който намалява входния ток, като намалява напрежението, доставено до мотора. Използва полупроводници тиристори за контрол на напрежението:

• Конфигурация на тиристора: Пари от тиристори, свързани гръб-в-гръб, управляват потока на тока в двете посоки.

• Трехфазни системи: Изискват 6 тиристора, за да намалят напрежението във всички три фази едновременно, гарантирайки балансирано стартиране.

Тиристорът разполага с три терминала: анод, катод и затвор. Потокът на тока е блокиран, докато не се приложи напрежение към затвора, което активира тиристора и позволява токът да мине през него. Количество ток или напрежение, регулирани от тиристора, се контролира, като се коригира ъгълът на зареждане на сигнала към затвора – този механизъм намалява входния ток, доставян до мотора при стартиране.

По време на стартиране на мотора, ъгълът на зареждане се задава, за да достави ниско напрежение, което постепенно нараства, докато моторът се ускорява. Когато напрежението достигне линейното напрежение, моторът достига номиналната си скорост. Обикновено се използва контактър за околоход, за да достави линейното напрежение директно по време на нормална работа.

По време на спиране на мотора, процесът се обръща: напрежението се намалява постепенно, за да забави мотора, преди да се прекъсне входният ток. Тъй като мек стартер само модифицира напрежението по време на стартиране и спиране, той не може да регулира скоростта на мотора по време на нормална работа, ограничавайки своето приложение до приложения с постоянна скорост.

Основните предимства на меките стартери включват:

• Без генериране на хармоники: Елиминира необходимостта от допълнителни филтри за хармоники.

• Компактен дизайн: По-малък размер от VFD-тата, поради по-малко компоненти, което намалява общата цена.

VFD (Честотен преобразувател)

Честотният преобразувател (VFD) е стартер на мотор, базиран на полупроводници, който позволява безопасно стартиране и спиране на мотора, както и пълен контрол на скоростта по време на работа. В противоположност на меките стартери, VFD-тата регулират както напрежението, така и честотата. Тъй като скоростта на индукционния мотор е пряко свързана с честотата на питане, VFD-тата са идеални за приложения, изискващи динамично регулиране на скоростта.

VFD-тата се състоят от три основни контура: преобразувател, DC филтър и инвертор. Процесът започва с преобразувателя, който преобразува AC линейното напрежение в DC, което след това се изравнява от DC филтъра. Инверторният контур последователно преобразува постоянното DC напрежение обратно в AC, с неговата система за логически контрол, която позволява точна регулация на както изходното напрежение, така и честотата. Това позволява скоростта на мотора да се увеличава плавно от 0 RPM до неговата номинална скорост – и дори над това, като се увеличава честотата – предоставяйки пълен контрол върху характеристиките на момента-скорост на мотора.

Чрез изменение на честотата на питане, VFD-тата позволяват динамично регулиране на скоростта по време на работа, което ги прави идеални за приложения, изискващи реално време модулиране на скоростта. Примери включват вентилатори, които регулират скоростта си в зависимост от температурата, и водни помпи, които реагират на входното водно налягане. Тъй като моментът на мотора е пряко пропорционален както на тока, така и на напрежението, способността на VFD-тата да регулират и двете параметри позволява за детайлно контролиране на момента.

В сравнение с традиционните стартери, като DOL (direct-on-line) и меките стартери – които могат да работят мотора само на пълна скорост или да го спрат – VFD-тата оптимизират потребителската мощност, като позволяват мотора да работи на програмирани скорости. Но тази универсалност има свои компромиси: VFD-тата генерират линейни хармоники, което изисква допълнителни филтри, и технически сложният им контур (състоящ се от преобразуватели, филтри и инвертори) води до по-голям формат и по-висока цена – обикновено три пъти по-висока от цената на мек стартер.