Soft Starterin ja VFD:n (Variable Frequency Drive) ero

Taajuudenmuuntimet (VFD) ja pehmeät käynnistyslaitteet ovat kaksi erilaista moottorikäynnistyslaitteen tyyppiä, vaikkakin niiden semanttisten komponenttien käyttö usein aiheuttaa sekavuutta. Vaikka molemmat mahdollistavat induktiomoottoreiden turvallisen käynnistyksen ja pysäytymisen, ne eroavat merkittävästi toimintaperiaatteissa, toiminnassa ja sovelluseteissä.

VFD:t säätävät sekä jännitettä että taajuutta dynaamisesti moottorin nopeuden hallitsemiseksi, mikä on sopivaa muuttuville kuormituksille. Pehmeät käynnistyslaitteet käyttävät jännitetason nostoa rajoittaakseen käynnistyshajontasähköä ilman, että ne säädävät nopeutta käynnistyksen jälkeen. Tämä perustava ero määrittelee niiden roolit: VFD:t suoriutuvat erinomaisesti nopeuteen herkissä, energiatehokkaissa sovelluksissa, kun taas pehmeät käynnistyslaitteet tarjoavat kustannustehokkaan, yksinkertaistetun käynnistyksen vakionopeudelle suunnitelluille moottoreille.

Ennen kuin syvennämme VFD-ien ja pehmeiden käynnistyslaitteiden eroihin, on tärkeää määritellä moottorikäynnistyslaitteet.

Moottorikäynnistyslaitteet

Moottorikäynnistyslaitteet ovat keskeisiä laitteita, jotka on suunniteltu käynnistämään ja pysäyttämään induktiomoottoria turvallisesti. Käynnistyksessä induktiomoottori nauttii huomattavan hajontasähköä – noin 8 kertaa sen nominoidun sähkömäärän – alhaisen rullapitoisuuden vuoksi. Tämä huippu voi vahingoittaa sisäisiä rullauksia, lyhentää moottorin elinkaarta tai jopa aiheuttaa sen palamisen.

Moottorikäynnistyslaitteet vähentävät tätä riskiä pienentämällä käynnistyshajontasähköä, suojaamalla moottoria mekaaniselta stressiltä (esimerkiksi äkillisiltä iskuilta) ja sähköiseltä vahingolta. Ne myös helpottavat turvallisia sammumisia ja usein sisältävät valmiina sijoitetun suojauksen alavolttilta ja liian suurelta sähkömäärältä – tekevät niistä välttämättömiä luotettavalle moottoritoiminnalle.

Pehmeä käynnistyslaitteet

Pehmeä käynnistyslaitteet on erikoistunut moottorikäynnistyslaitte, joka vähentää käynnistyshajontasähköä pienentämällä moottorille toimitettua jännitettä. Se käyttää semanttisia thyristoreja jännitesäädökseen:

• Thyristorikonfiguraatio: Takana toisiaan olevat thyristoriparit hallitsevat sähkövirtaa molempiin suuntiin.

• Kolmivaihejärjestelmät: Vaativat 6 thyristoria vähentääkseen jännitettä samanaikaisesti kaikilla kolmella vaiheella, varmistaen tasapainoisen käynnistyksen.

Thyristorilla on kolme pistettä: anodi, katodi ja portti. Sähkövirta estetään kuljemasta, kunnes porttiin annetaan jänniteimpulssi, joka aktivoi thyristorin ja sallii sähkövirran kulkea. Thyristorin hallitsema sähkömäärä tai jännite säädellään muuttamalla porttisignaalin aktivointikulmaa – tämä mekanismi vähentää moottorille käynnistyksen aikana toimitettavaa hajontasähköä.

Kun käynnistetään moottoria, aktivointikulma asetetaan toimittamaan alhainen jännite, joka kasvaa vähitellen, kun moottori kiihtyy. Kun jännite saavuttaa verkkojännitteen, moottori saavuttaa sen nominoidun nopeuden. Yleensä käytetään ohituskytkentää toimittamaan verkkojännite suoraan normaalitoiminnon aikana.

Kun moottoria sammutaan, prosessi kääntyy: jännite vähenee vähitellen hidastamaan moottoria ennen syötteen poistamista. Koska pehmeä käynnistyslaitte vain muokkaa toimitettavaa jännitettä käynnistyksen ja sammumisen aikana, se ei voi säätää moottorin nopeutta normaalitoiminnon aikana, rajoittaen sitä vakionopeuden sovelluksiin.

Pehmeiden käynnistyslaitteiden keskeiset etumat ovat:

• Ei harmonioiden syntymistä: Poistaa tarpeen lisäharmoniasuodattimille.

• Kompakti suunnittelu: Pienempi jalanjälki kuin VFD:llä vähemmän komponenttien vuoksi, mikä vähentää kokonaishintaa.

VFD (Variable Frequency Drive)

Taajuudenmuuntin (VFD) on semanttinen moottorikäynnistyslaitte, joka mahdollistaa moottorin turvallisen käynnistyksen ja sammumisen sekä tarjoaa täydellisen nopeudenhallinnan toiminnon aikana. Toisin kuin pehmeät käynnistyslaitteet, VFD:t säätävät sekä toimitettavaa jännitettä että taajuutta. Koska induktiomoottorin nopeus on suoraan sidoksissa toimitettavaan taajuuteen, VFD:t ovat ideaaleja sovelluksille, joissa tarvitaan dynaamista nopeuden säätöä.

VFD koostuu kolmesta ydinpiiristä: suodattimesta, DC-suodattimesta ja inversiorista. Prosessi alkaa suodattimen muuntamalla AC-verkkojännitettä DC-jännitteeksi, jota sitten pyyhdytetään DC-suodattimella. Inversio-piiri muuntaa sitten vakion DC-jännitteen takaisin AC-jännitteeksi, jonka looginen ohjaussysteemi mahdollistaa tarkkojen säätelyn sekä ulostulojännitteen että taajuuden. Tämä mahdollistaa moottorin nopeuden sujuvan nousun 0 RPM:stä sen nominoidulle nopeudelle – ja jopa sen yläpuolelle lisäämällä taajuutta – tarjoten kattavan hallinnan moottorin torkinopeusominaisuuksille.

Toimitettavan taajuuden muuttamalla VFD mahdollistaa dynaamisen nopeuden säätön toiminnon aikana, mikä tekee siitä ideaalin sovelluksille, jotka vaativat reaaliaikaisen nopeuden säätöä. Esimerkkejä ovat faniit, jotka säädävät nopeutta lämpötilan mukaan, ja vesipumput, jotka vastaavat tulevaan vesipaineeseen. Koska moottorin torque on suoraan verrannollinen sekä toimitettavaan sähkömäärään että jännitteeseen, VFD:n kyky säätää molempia parametreja mahdollistaa tarkkanäköisen torque-hallinnan.

Vertailun perinteisiin käynnistyslaitteisiin, kuten DOL (suoraan linjan varrella) ja pehmeisiin käynnistyslaitteisiin, jotka voivat ainoastaan ajaa moottoria täysiin nopeuksiin tai pysäyttää sen, VFD:t optimoivat energiaa, sallimalla moottorin toimia ohjatuilla nopeuksilla. Kuitenkin tämä monipuolisuus tulee hintaan: VFD:t tuottavat verkkoharmonioita, mikä edellyttää lisäsuodattimia, ja niiden monimutkainen piiri (säädettävät suodattimet, suodattimet ja inversiorit) johtaa suurempaan muotoon ja korkeampaan hintaan – yleensä kolme kertaa pehmeän käynnistyslaitteen hinta.