Rozdíl mezi jemným spouštěčem a VFD (Variabilní čidlo frekvence)

Frekvenční měniče (VFD) a jemné spouštěče jsou odlišné typy zařízení pro spouštění motorů, i když jejich použití polovodičových komponent často způsobuje zmatek. Ačkoli oba umožňují bezpečné spouštění a zastavování indukčních motorů, významně se liší v provozních principech, funkcionalitě a výhodách použití.

Frekvenční měniče regulují jak napětí, tak frekvenci, aby dynamicky ovládali rychlost motoru, což je vhodné pro scénáře s proměnným zatížením. Jemné spouštěče však používají rampování napětí k omezení přílivového proudu během startu, aniž by po aktivaci upravovali rychlost. Tato zásadní rozdíl definuje jejich role: frekvenční měniče excelují v aplikacích citlivých na rychlost a energeticky efektivních, zatímco jemné spouštěče nabízejí ekonomické a zjednodušené spouštění pro motory s pevnou rychlostí.

Než se ponoříme do rozdílů mezi frekvenčními měniči a jemnými spouštěči, je nezbytné definovat spouštěč motoru.

Spouštěč motoru

Spouštěč motoru je klíčové zařízení navržené k bezpečnému iniciování a zastavení provozu indukčního motoru. Během startu indukční motor vyžaduje výrazný přílivový proud - přibližně 8krát jeho nominální proud - kvůli nízkému odporu cívek. Tento výboj může poškodit vnitřní cívky, zkrátit životnost motoru nebo dokonce způsobit vypálení.

Spouštěče motoru tento riziko minimalizují tím, že snižují startovací proud, chrání motor před mechanickým namáháním (např. náhlými škubnutími) a elektrickými poškozeními. Umožňují také bezpečné vypínání a často obsahují vestavěnou ochranu proti nízkému napětí a přetokovému proudu - což je nezbytné pro spolehlivou operaci motoru.

Jemný spouštěč

Jemný spouštěč je specializovaný spouštěč motoru, který omezuje přílivový proud snižováním napětí dodávaného motoru. Používá polovodičové tyristory pro kontrolu napětí:

• Konfigurace tyristorů: Páry tyristorů zpětně zapojených spravují proud v obou směrech.

• Trojfázové systémy: Vyžadují 6 tyristorů ke současnému snížení napětí všech tří fází, což zajišťuje vyvážené spouštění.

Tyristor má tři terminály: anodu, katodu a bránu. Proud neproudí, dokud není na bránu aplikován impuls napětí, který aktivuje tyristor a umožní průchod proudu. Množství proudu nebo napětí regulovaného tyristorem se řídí úhlem zapalování signálu na bráně - tento mechanismus snižuje přílivový proud dodávaný motoru během startu.

Při spouštění motoru je úhel zapalování nastaven tak, aby dodával nízké napětí, které postupně roste, jak se motor zrychluje. Jak napětí dosáhne síťového napětí, motor dosáhne své nominální rychlosti. Typicky se používá obehnací kontaktor, který při normálním provozu přímo dodává síťové napětí.

Při vypínání motoru se proces obrátí: napětí se postupně snižuje, aby se motor zpomalil, než se přeruší vstupní dodávka. Protože jemný spouštěč upravuje dodávané napětí pouze během startu a vypínání, nemůže upravovat rychlost motoru během normálního provozu, což omezuje jeho použití na aplikace s konstantní rychlostí.

Klíčové výhody jemných spouštěčů zahrnují:

• Bez generování harmonických složek: Eliminuje potřebu dodatečných filtračních filtrů.

• Kompaktní design: Menší rozměry než u frekvenčních měničů díky menšímu počtu komponent, což snižuje celkové náklady.

Frekvenční měnič (VFD)

Frekvenční měnič (VFD) je polovodičový spouštěč motoru, který umožňuje bezpečné spouštění a zastavování motoru, a zároveň poskytuje plnou kontrolu rychlosti během provozu. Na rozdíl od jemných spouštěčů reguluje VFD jak dodávané napětí, tak frekvenci. Protože rychlost indukčního motoru je přímo spojena s dodávanou frekvencí, jsou VFD ideální pro aplikace vyžadující dynamickou úpravu rychlosti.

Frekvenční měnič se skládá ze tří základních obvodů: rectifikátoru, DC filtru a inverzního obvodu. Proces začíná tím, že rectifikátor převádí síťové AC napětí na DC, které je pak vyhlazeno DC filtrem. Inverzní obvod následně transformuje stabilní DC napětí zpět na AC, s logickým řídicím systémem, který umožňuje přesnou úpravu jak výstupního napětí, tak frekvence. To umožňuje, aby se rychlost motoru hladce zvyšovala od 0 ot/min na jeho nominální rychlost - a dokonce i nad tuto rychlost zvýšením frekvence - poskytující komplexní kontrolu nad charakteristikami točivého momentu rychlosti motoru.

Variací dodávané frekvence umožňuje VFD dynamickou úpravu rychlosti během provozu, což ho činí ideálním pro aplikace vyžadující reálně časovou modulaci rychlosti. Příkladem mohou být ventilátory, které upravují rychlost podle teploty, nebo vodní čerpadlo, které reaguje na příchozí tlak vody. Protože točivý moment motoru je přímo úměrný jak dodávanému proudu, tak napětí, schopnost VFD regulovat oba parametry umožňuje jemnou kontrolu točivého momentu.

Na rozdíl od tradičních spouštěčů, jako je DOL (direct-on-line) a jemné spouštěče, které mohou motor provozovat pouze s plnou rychlostí nebo ho zastavit, VFD optimalizují spotřebu energie tím, že umožňují motoru pracovat na programovaných rychlostech. Tato variability však přináší kompromisy: VFD generují síťové harmonické složky, což vyžaduje dodatečné filtry, a jejich složitá výbava (sestávající z rectifikátorů, filtrů a inverzních obvodů) vede k většímu formátu a vyšším nákladům - obvykle třikrát vyšším než u jemného spouštěče.