تأمینکننده واحد ترمز مبدل فرکانس به شما یادآوری میکند که تنظیم سرعت تبدیل فرکانس را میتوان در اکثر موقعیتهای درایو موتور اعمال کرد. به دلیل توانایی آن در ارائه کنترل دقیق سرعت، میتواند به راحتی عملکرد بالا، پایین و سرعت متغیر انتقال مکانیکی را کنترل کند. کاربرد تبدیل فرکانس میتواند کارایی فرآیند را بهبود بخشد (سرعت متغیر به قطعات مکانیکی متکی نیست) و در عین حال، میتواند از نظر انرژی نسبت به موتور با سرعت ثابت اولیه کارآمدتر باشد. در اینجا ده دلیل برای استفاده از تنظیم سرعت فرکانس متغیر آورده شده است تا درک اولیه از اینکه کاربرد درایوهای فرکانس متغیر به طور فزایندهای محبوب میشود را نشان دهد:
۱. جریان راهاندازی موتور را کنترل کنید
وقتی موتور مستقیماً از طریق فرکانس برق راهاندازی میشود، ۷ تا ۸ برابر جریان نامی موتور تولید میکند که این امر باعث افزایش شدید تنش الکتریکی روی سیمپیچ موتور و تولید گرما میشود و در نتیجه عمر موتور را کاهش میدهد. تنظیم سرعت فرکانس متغیر میتواند با سرعت صفر و ولتاژ صفر شروع به کار کند (یا گشتاور را به طور مناسب افزایش دهد). پس از برقراری رابطه بین فرکانس و ولتاژ، مبدل فرکانس میتواند بار را برای کار در حالت کنترل V/F یا برداری هدایت کند. استفاده از تنظیم سرعت فرکانس متغیر میتواند جریان راهاندازی را به طور قابل توجهی کاهش داده و ظرفیت سیمپیچ را بهبود بخشد. مستقیمترین فایده برای کاربران این است که هزینه نگهداری موتور بیشتر کاهش مییابد و به همین ترتیب طول عمر موتور افزایش مییابد.
۲. کاهش نوسانات ولتاژ در خطوط برق
در طول راهاندازی موتور با فرکانس برق، با افزایش چشمگیر جریان، ولتاژ نیز به طور قابل توجهی نوسان میکند و میزان افت ولتاژ به توان موتور راهاندازی و ظرفیت شبکه توزیع بستگی دارد. افت ولتاژ باعث میشود تجهیزات حساس به ولتاژ در همان شبکه منبع تغذیه دچار نقص، تریپ یا خرابی شوند، مانند رایانههای شخصی، حسگرها، کلیدهای مجاورتی و کنتاکتورها که همگی به طور نادرست کار میکنند. پس از اتخاذ تنظیم سرعت فرکانس متغیر، از آنجایی که میتواند به تدریج در فرکانس صفر و ولتاژ صفر راهاندازی شود، میتواند افت ولتاژ را تا حد امکان از بین ببرد.
۳. نیاز به توان کمتر در هنگام راهاندازی
توان یک موتور با حاصلضرب جریان و ولتاژ نسبت مستقیم دارد، بنابراین توان مصرفی موتوری که مستقیماً از طریق فرکانس برق شروع به کار میکند، بسیار بیشتر از توان مورد نیاز برای شروع با فرکانس متغیر خواهد بود. در برخی شرایط عملیاتی، سیستم توزیع برق به حداکثر حد خود رسیده است و موج تولید شده توسط موتور با شروع فرکانس برق مستقیم، تأثیر جدی بر سایر کاربران در همان شبکه خواهد داشت. اگر از مبدل فرکانس برای شروع و توقف موتور استفاده شود، مشکلات مشابهی رخ نخواهد داد.
۴. عملکرد شتاب قابل کنترل پایین
تنظیم سرعت فرکانس متغیر میتواند از سرعت صفر شروع شود و مطابق با نیاز کاربر به طور یکنواخت شتاب بگیرد و منحنی شتاب آن نیز قابل انتخاب است (شتاب خطی، شتاب S شکل یا شتاب خودکار). هنگام شروع از طریق فرکانس قدرت، باعث لرزش شدید موتور یا قطعات مکانیکی متصل مانند شفتها یا چرخدندهها میشود. این لرزش باعث تشدید بیشتر فرسودگی مکانیکی و کاهش طول عمر قطعات مکانیکی و موتورها میشود. علاوه بر این، شروع فرکانس متغیر را میتوان در خطوط پرکن مشابه نیز اعمال کرد تا از واژگونی یا آسیب دیدن بطریها جلوگیری شود.
5. سرعت عملیاتی قابل تنظیم
استفاده از تنظیم سرعت فرکانس متغیر میتواند فرآیند را بهینه کرده و به سرعت مطابق با فرآیند تغییر دهد. همچنین میتواند از طریق کنترل از راه دور PLC یا سایر کنترلکنندهها، تغییرات سرعت را محقق کند.
۶. محدودیت گشتاور قابل تنظیم
پس از تنظیم سرعت فرکانس متغیر، میتوان محدودیتهای گشتاور مربوطه را برای محافظت از ماشینآلات در برابر آسیب تنظیم کرد و در نتیجه تداوم فرآیند و قابلیت اطمینان محصول را تضمین نمود. فناوری تبدیل فرکانس جریان نه تنها محدودیتهای گشتاور قابل تنظیم، بلکه حتی دقت کنترل گشتاور را نیز به حدود ۳٪ تا ۵٪ میرساند. در حالت فرکانس توان، موتور فقط با تشخیص مقدار جریان یا حفاظت حرارتی قابل کنترل است و نمیتوان مقادیر دقیق گشتاور را برای عملکرد مانند کنترل فرکانس متغیر تنظیم کرد.
۷. روش توقف کنترلشده
درست مانند شتاب قابل کنترل، در تنظیم سرعت فرکانس متغیر، حالت توقف قابل کنترل است و حالتهای توقف مختلفی برای انتخاب وجود دارد (پارکینگ با کاهش سرعت، پارکینگ رایگان، پارکینگ با کاهش سرعت + ترمز DC). به طور مشابه، میتواند تأثیر بر اجزای مکانیکی و موتورها را کاهش دهد و کل سیستم را قابل اعتمادتر کند و بر این اساس طول عمر آن را افزایش دهد.
۸. صرفهجویی در انرژی
استفاده از مبدلهای فرکانس در فنهای گریز از مرکز یا پمپهای آب میتواند مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد، که این امر در بیش از یک دهه تجربه مهندسی نشان داده شده است. با توجه به اینکه مصرف نهایی انرژی متناسب با سرعت موتور است، اتخاذ تبدیل فرکانس منجر به بازگشت سریعتر سرمایهگذاری میشود.
۹. کنترل عملیات برگشتپذیر
در کنترل مبدل فرکانس، برای دستیابی به کنترل عملکرد برگشتپذیر، نیازی به دستگاههای کنترل برگشتپذیر اضافی نیست. فقط توالی فاز ولتاژ خروجی باید تغییر کند که میتواند هزینههای نگهداری را کاهش داده و فضای نصب را صرفهجویی کند.
۱۰. کاهش قطعات مکانیکی گیربکس
با توجه به مبدل فرکانس کنترل برداری جریان همراه با موتور سنکرون، میتوان به خروجی گشتاور کارآمد دست یافت و در نتیجه در اجزای انتقال مکانیکی مانند گیربکس صرفهجویی کرد و در نهایت یک سیستم انتقال فرکانس متغیر مستقیم تشکیل داد. این امر میتواند هزینهها و فضا را کاهش داده و پایداری را بهبود بخشد.