ซัพพลายเออร์หน่วยป้อนกลับพลังงานขอเตือนให้คุณทราบว่าประวัติการใช้งานตัวแปลงความถี่ในประเทศจีนมีมานานกว่า 30 ปีแล้ว ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง ขอบเขตการใช้งานของตัวแปลงความถี่ก็เริ่มครอบคลุมหลายสาขา และขนาดตลาดก็ขยายตัวเพิ่มขึ้นทุกปี ปัจจุบันมีตัวแปลงความถี่ทั้งในประเทศและต่างประเทศมากกว่า 140 แบรนด์ และยังมีผู้ผลิตและผู้จัดจำหน่ายตัวแปลงความถี่รายใหม่กระจายอยู่ทั่วประเทศ แม้ว่าจะยังคงมีความแตกต่างด้านประสิทธิภาพระหว่างตัวแปลงความถี่ในประเทศและนำเข้าอยู่บ้าง แต่ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในประเทศจีน ช่องว่างนี้จึงไม่สามารถเอาชนะได้ ในขณะเดียวกัน การได้รับประโยชน์จากความมั่นคงของห่วงโซ่อุตสาหกรรมภายในประเทศ จึงมีศักยภาพอย่างมากในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและต้นทุนการผลิตของตัวแปลงความถี่ในประเทศ
ระบบขับเคลื่อนความถี่แปรผันประกอบด้วยตัวแปลงความถี่ที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่าหรือสูงกว่าระบบควบคุมความเร็วกระแสตรง ตัวแปลงความถี่มีข้อดีคือมีขนาดเล็ก เสียงรบกวนต่ำ ต้นทุนต่ำ และบำรุงรักษามอเตอร์แบบอะซิงโครนัสได้ง่าย ช่วยลดความยุ่งยากของกระบวนการผลิตและลดต้นทุนการลงทุนเริ่มต้นได้อย่างมาก โดยทั่วไปแล้ว การใช้ตัวแปลงความถี่อย่างเหมาะสมสามารถปรับปรุงผลิตภาพแรงงาน คุณภาพผลิตภัณฑ์ และระบบอัตโนมัติของอุปกรณ์ได้ ขณะเดียวกันก็ประหยัดพลังงานและลดต้นทุนการผลิต
1、การจำแนกประเภท หลักการทำงาน และโครงสร้างของตัวแปลงความถี่แรงดันต่ำ
1. การจำแนกประเภทของตัวแปลงความถี่แรงดันต่ำ
มีมาตรฐานที่แตกต่างกันสำหรับการจำแนกประเภทตัวแปลงความถี่ ไดรฟ์ความถี่แปรผันสามารถแบ่งออกเป็นไดรฟ์ความถี่ทั่วไปและไดรฟ์ความถี่เฉพาะ ตามหลักการทำงาน ตัวแปลงความถี่สามารถแบ่งออกเป็นตัวแปลงความถี่ AC-AC และตัวแปลงความถี่ AC-DC-AC ซึ่งตัวแปลงความถี่ AC-DC-AC ยังสามารถแบ่งออกเป็นตัวแปลงความถี่ชนิดกระแสและชนิดแรงดันตามโหมดการทำงานของวงจรหลัก นอกจากนี้ ในมุมมองของทิศทางการพัฒนาเทคโนโลยีตัวแปลงความถี่ ยังสามารถแบ่งออกเป็นตัวแปลงความถี่ VVVF ตัวแปลงความถี่เวกเตอร์ ตัวแปลงความถี่ควบคุมแรงบิดโดยตรง และอื่นๆ
2. หลักการทำงานแรงดันต่ำตัวแปลงความถี่
โดยทั่วไปแล้ว ตัวแปลงความถี่จะใช้โหมดการทำงานแบบครอสโอเวอร์โดยตรง กล่าวโดยสรุป ตัวแปลงความถี่แรงดันต่ำเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากเทคโนโลยีที่ก้าวหน้า ต้นทุนต่ำ และบำรุงรักษาง่าย หลักการทำงานของตัวแปลงความถี่คือการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ปรับความถี่ได้ ตามสูตรความเร็วซิงโครนัส N = 60f/p สำหรับมอเตอร์ AC (โดยที่ N คือความเร็วซิงโครนัสของมอเตอร์, f คือความถี่กำลังไฟฟ้า และ p คือจำนวนขั้วของมอเตอร์) ความเร็วของมอเตอร์ AC สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนความถี่ ตัวแปลงความถี่ได้รับการพัฒนาขึ้นโดยยึดหลักการนี้
3. โครงสร้างตัวแปลงความถี่แรงดันต่ำ
องค์ประกอบวงจรหลักของตัวแปลงความถี่:
ประเภทแรงดันไฟฟ้า: แรงดันไฟฟ้าจะถูกแปลงจากตัวแปลงความถี่ DC เป็น AC และตัวกรองวงจรคือตัวเก็บประจุ
ประเภทกระแสไฟฟ้า: แหล่งจ่ายไฟกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนจากตัวแปลงความถี่ DC เป็น AC และตัวกรองวงจรเป็นตัวเหนี่ยวนำ
ตัวแปลงความถี่ประกอบด้วยส่วนหลักสี่ส่วนดังต่อไปนี้:
(1) เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า: ปัจจุบันมีการใช้ตัวแปลงไดโอดอย่างแพร่หลาย ซึ่งสามารถแปลงความถี่ไฟฟ้าเป็นไฟฟ้ากระแสตรง และยังสามารถแปลงเป็นตัวแปลงแบบกลับทิศทางได้ เนื่องจากทิศทางไฟฟ้าเป็นแบบกลับทิศทางได้ จึงสามารถสร้างและทำงานใหม่ได้
(2) วงจรคลื่นแบน: แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เรียงกระแสโดยวงจรเรียงกระแสจะมีแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่ง ซึ่งสูงกว่าความถี่ของแหล่งจ่ายไฟถึง 6 เท่า เพื่อป้องกันความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำเพื่อดูดซับแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่ง (เช่น กระแสไฟฟ้า) เมื่อความจุของอุปกรณ์มีขนาดเล็ก หากมีความจุเกิน สามารถใช้วงจรปรับเรียบได้โดยตรง
(3) อินเวอร์เตอร์: อินเวอร์เตอร์แปลงไฟฟ้า DC ให้เป็นไฟฟ้า AC จึงได้รับเอาต์พุตสามเฟสภายในเวลาที่กำหนด
(4) วงจรควบคุม: วงจรควบคุมสัญญาณสำหรับวงจรหลักของแหล่งจ่ายไฟมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส ประกอบด้วยวงจรควบคุมความถี่แรงดันไฟฟ้า วงจรตรวจจับกระแสและแรงดันไฟฟ้าของวงจรหลัก วงจรตรวจจับความเร็วมอเตอร์ วงจรควบคุมการทำงานที่สามารถขยายสัญญาณควบคุม วงจรป้องกันมอเตอร์และอินเวอร์เตอร์
2、 การเลือกประเภทอินเวอร์เตอร์แรงดันต่ำ
1. ภาพรวมการเลือกประเภทอินเวอร์เตอร์แรงดันต่ำ
ปัจจุบัน ผู้ใช้ส่วนใหญ่เลือกใช้ตามคำแนะนำหรือคู่มือการเลือกใช้ที่ผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์ให้มา โดยทั่วไป ผู้ผลิตตัวแปลงความถี่จะเป็นผู้กำหนดกระแสไฟฟ้าที่กำหนดของตัวแปลงความถี่ ซึ่งสอดคล้องกับกำลังไฟฟ้าและความจุของมอเตอร์ พารามิเตอร์ของมอเตอร์ที่มีจำหน่ายทั้งหมดนั้นผู้ผลิตกำหนดขึ้นตามมอเตอร์ของผู้ผลิตหรือมอเตอร์มาตรฐานแห่งชาติ ซึ่งไม่สามารถสะท้อนความสามารถในการรองรับของตัวแปลงความถี่ได้อย่างแท้จริง ดังนั้น เมื่อเลือกตัวแปลงความถี่ ควรพิจารณาหลักการของกระแสไฟฟ้าที่กำหนดของมอเตอร์ไม่เกินกระแสไฟฟ้าที่กำหนดของตัวแปลงความถี่เป็นข้อมูลอ้างอิง นอกจากนี้ เมื่อเลือกตัวแปลงความถี่ ควรทำความเข้าใจเงื่อนไขของกระบวนการและพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของมอเตอร์ รวมถึงประเภทและลักษณะการทำงานของมอเตอร์ด้วย
(1) การเลือกกระแสไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับตัวแปลงความถี่ ตามข้อกำหนดการออกแบบ เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของตัวแปลงความถี่ กระแสไฟฟ้าที่กำหนดของตัวแปลงความถี่ต้องมากกว่ากระแสไฟฟ้าที่กำหนดของโหลด (มอเตอร์) โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับมอเตอร์ที่มีลักษณะโหลดที่เปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง จากประสบการณ์พบว่ากระแสไฟฟ้าที่กำหนดของตัวแปลงความถี่มีค่ามากกว่ากระแสไฟฟ้าที่กำหนดของมอเตอร์ 1.05 เท่า
(2) การเลือกแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับตัวแปลงความถี่ แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของตัวแปลงความถี่จะถูกเลือกโดยพิจารณาจากแรงดันไฟฟ้าด้านอินพุตของตัวแปลงความถี่ โดยหลักการแล้ว แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของตัวแปลงความถี่ควรสอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงเกินไป ตัวแปลงความถี่ [3] จะเสียหาย
2. ข้อควรระวังในการเลือกตัวแปลงความถี่แรงดันต่ำ
(1) จับคู่ประเภทโหลดกับตัวแปลงความถี่
ภาระงานของอุตสาหกรรมปิโตรเคมีส่วนใหญ่ประกอบด้วยปั๊มและพัดลม ปั๊มแบ่งออกเป็นปั๊มน้ำ ปั๊มน้ำมัน ปั๊มเติม ปั๊มวัด ปั๊มยก ปั๊มผสม และปั๊มล้าง ในบรรดาภาระงานเหล่านี้ ปั๊มยก ปั๊มผสม และปั๊มล้าง ส่วนใหญ่เป็นภาระงานหนัก ส่วนที่เหลือเป็นภาระงานทั่วไป พัดลมแบ่งออกเป็นพัดลมระบายความร้อนด้วยอากาศ พัดลมดูดอากาศเหนี่ยวนำหม้อไอน้ำ พัดลมแนวแกน เครื่องอัดอากาศ เป็นต้น เมื่อพัดลมระบายความร้อนด้วยอากาศและพัดลมดูดอากาศเหนี่ยวนำหม้อไอน้ำเริ่มทำงาน ทั้งสองอย่างจะเป็นภาระงานหนัก ซึ่งโดยทั่วไปถือว่าเป็นภาระงานหนัก ส่วนที่เหลือเป็นภาระงานทั่วไป เมื่อเลือกตัวแปลงความถี่ ควรเลือกตามคุณสมบัติของภาระงาน หากประเภทของภาระงานไม่ชัดเจนหรืออาจเปลี่ยนแปลงไปภายใต้สภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน ขอแนะนำให้เลือกตัวแปลงความถี่ตามภาระงานหนักเพื่อหลีกเลี่ยงการเลือกที่ไม่ตรงกัน
(2) สภาพแวดล้อมมีผลต่อตัวแปลงความถี่
โดยทั่วไปแล้ว ตัวแปลงความถี่ต้องการอุณหภูมิและความชื้นแวดล้อมที่สูงขึ้น เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่า 30 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่า 80% และระดับความสูงต่ำกว่า 100 เมตร ตัวแปลงความถี่จะทำงานอย่างปลอดภัยที่กระแสไฟฟ้าที่กำหนด หากอุณหภูมิแวดล้อมสูงกว่า 40 องศาเซลเซียส ความจุและกระแสไฟฟ้าจริงของตัวแปลงความถี่จะลดลงตามอุณหภูมิแวดล้อมที่เพิ่มขึ้น หากความชื้นสัมพัทธ์ของสภาพแวดล้อมสูงกว่า 90% อาจเกิดการควบแน่น ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในส่วนประกอบภายในของตัวแปลงความถี่ หากระดับความสูงเกิน 100 เมตร กำลังขับของตัวแปลงความถี่จะลดลง นอกจากนี้ ควรหลีกเลี่ยงการใช้งานตัวแปลงความถี่ในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นละออง
(3) การเลือกส่วนประกอบเสริมสำหรับตัวแปลงความถี่
การเลือกส่วนประกอบเสริมสำหรับตัวแปลงความถี่ที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดอัตราความล้มเหลวสูง โดยส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นที่การเลือกตัวกรองและเครื่องปฏิกรณ์
3、 การประยุกต์ใช้งานจริงของตัวแปลงความถี่แรงดันต่ำ
1. การเชื่อมต่อหลักของตัวแปลงความถี่แรงดันต่ำ
เนื่องจากตำแหน่งการติดตั้งคอนแทคเตอร์ ตัวกรอง และเครื่องปฏิกรณ์ในวงจรหลักมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อตัวแปลงความถี่ ดังนั้นต่อไปนี้จะเน้นที่การวิเคราะห์อุปกรณ์ทั้งสามนี้
(1) คอนแทคเตอร์
คอนแทคเตอร์มี 2 วิธีหลักๆ คือ การติดตั้งที่ด้านหลังของตัวอินเวอร์เตอร์ และการติดตั้งที่ด้านหน้าของตัวอินเวอร์เตอร์ คอนแทคเตอร์ติดตั้งอยู่ที่ด้านหลังของตัวอินเวอร์เตอร์ ข้อดีคืออินเวอร์เตอร์จะไม่เกิดแรงกระแทกบ่อยครั้งเมื่อมอเตอร์สตาร์ทบ่อยครั้ง ข้อเสียคือ เวลาในการชาร์จตัวแปลงความถี่ค่อนข้างนานและเกิดการสูญเสียพลังงาน คอนแทคเตอร์ติดตั้งอยู่ที่ด้านหน้าของตัวอินเวอร์เตอร์ และมีข้อดีคือตัดกระแสไฟอย่างสมบูรณ์เมื่อมอเตอร์อยู่ในโหมดสแตนด์บายโดยไม่สูญเสียพลังงาน ข้อเสียคือ การสตาร์ทมอเตอร์บ่อยครั้งจะทำให้ตัวแปลงความถี่เกิดการช็อตจากการชาร์จบ่อยครั้ง ซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานของส่วนประกอบต่างๆ ในตัวแปลงความถี่
สรุปคือ หากมอเตอร์สตาร์ทไม่บ่อย สามารถติดตั้งคอนแทคเตอร์ไว้ที่ด้านหน้าและด้านหลังของตัวอินเวอร์เตอร์ได้ แต่การติดตั้งที่ด้านหลังของตัวอินเวอร์เตอร์จะเหมาะสมกว่า หากมอเตอร์สตาร์ทบ่อย ขอแนะนำให้ติดตั้งคอนแทคเตอร์ไว้ที่ด้านหลังของตัวอินเวอร์เตอร์
(2) ตัวกรอง
ตัวกรองอินพุตส่วนใหญ่ใช้เพื่อกรองกริดไฟฟ้า ลดผลกระทบฮาร์มอนิกของกริดไฟฟ้าบนตัวแปลงความถี่ และป้องกันฮาร์มอนิกที่เกิดจากการแก้ไขของตัวแปลงความถี่ไม่ให้ส่งกลับไปยังกริดไฟฟ้า ตัวกรองเอาต์พุตทำหน้าที่หลักในการเพิ่มประสิทธิภาพของตัวแปลงความถี่ กรองฮาร์มอนิก และทำให้รูปคลื่นเอาต์พุตมีลักษณะไซน์มากขึ้น
(3) เครื่องปฏิกรณ์
เครื่องปฏิกรณ์อินพุตสามารถระงับฮาร์มอนิกที่ด้านกริดและปกป้องสะพานเรียงกระแส เมื่อสายเคเบิลเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่เกินความยาวที่กำหนด (โดยทั่วไปอนุญาตให้มีความยาวสายเคเบิล 250 ม.) ควรเลือกเครื่องปฏิกรณ์เอาต์พุต
2. สภาพแวดล้อมการติดตั้งสำหรับตัวแปลงความถี่แรงดันต่ำ
จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าอัตราความล้มเหลวของตัวแปลงความถี่จะเพิ่มขึ้นอย่างมากในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีความอ่อนไหวต่ออุณหภูมิ ความชื้น และฝุ่นละออง ดังนั้น เมื่อเลือกสภาพแวดล้อมการติดตั้ง จำเป็นต้องเลือกสภาพแวดล้อมที่ควบคุมอุณหภูมิ ความชื้น และฝุ่นละอองต่ำ
(1) อุณหภูมิสิ่งแวดล้อม
ในการใช้งานจริง พบว่าตัวแปลงความถี่เหมาะสำหรับการทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าหรือเท่ากับ 35 องศาเซลเซียส มิฉะนั้น ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น ความสามารถในการรับน้ำหนักของตัวแปลงความถี่ก็จะยิ่งลดลง
(2) ความชื้นในสิ่งแวดล้อม
เมื่อความชื้นโดยรอบสูง อินเวอร์เตอร์อาจเกิดการควบแน่นภายใน ซึ่งอาจก่อให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้ง่าย ดังนั้น เราจึงจำเป็นต้องควบคุมความชื้นของสภาพแวดล้อมสำหรับตัวแปลงความถี่
(3) สภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นละออง
ควรใช้ตัวแปลงความถี่ในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นละอองให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากการสะสมของฝุ่นอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรและความเสียหายต่อส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ของตัวแปลงความถี่ได้
4、 ข้อผิดพลาดทั่วไปและวิธีแก้ไขของตัวแปลงความถี่แรงดันต่ำ
1. ไม่สามารถเริ่มต้นได้
สาเหตุ: เกิดจากความเฉื่อยในการหมุนหรือแรงบิดของโหลดมากเกินไป
วิธีแก้ไข: เพิ่มความถี่และแรงบิดในการสตาร์ทให้เหมาะสม และตรวจสอบการตั้งค่าการป้องกัน
2. การตัดไฟเกิน
สาเหตุ: เกิดจากแรงดันไฟฟ้าแหล่งจ่ายไฟสูงหรือเวลาลงเนินสั้น
วิธีแก้ไข: ตรวจสอบว่าสถานะการทำงานเป็นปกติหรือไม่
3. โอเวอร์โหลด
สาเหตุ: ความสามารถในการรับน้ำหนักเกินของอินเวอร์เตอร์แรงดันต่ำค่อนข้างต่ำหรือการตั้งค่าพารามิเตอร์มอเตอร์ไม่เหมาะสม
วิธีแก้ไข: ตรวจสอบวงจรตรวจจับกระแสไฟฟ้าภายในและการตั้งค่าพารามิเตอร์ของตัวแปลงความถี่