VFD มีผลต่อความเครียดทางกลบนมอเตอร์อย่างไร

เฮ้ ในฐานะซัพพลายเออร์ VFD (ไดรฟ์ความถี่แปรผัน) ฉันได้เห็นโดยตรงว่าอุปกรณ์ที่ดีเหล่านี้สามารถมีผลกระทบอย่างมากต่อความเครียดเชิงกลของมอเตอร์ ดังนั้นเรามาขุดว่า VFD มีผลต่อความเครียดทางกลของมอเตอร์อย่างไร

VFD คืออะไร?

ก่อนที่เราจะกระโดดเข้าไปในส่วนความเครียดเชิงกลเรามาดู VFD อย่างรวดเร็ว VFD เป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้าโดยการเปลี่ยนแปลงความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ส่งมา มันเหมือนสวิตช์หรี่ไฟสำหรับมอเตอร์ของคุณช่วยให้คุณสามารถปรับความเร็วตามความต้องการของคุณ ไม่ว่าคุณจะเรียกใช้ไฟล์สามเฟส VFDสำหรับการตั้งค่าอุตสาหกรรมหรือกไดรฟ์ความเร็วตัวแปรสำหรับมอเตอร์เฟสเดียวสำหรับแอปพลิเคชันขนาดเล็ก VFDS มีความยืดหยุ่นมาก

VFD ลดความเครียดทางกล

เริ่มอ่อนนุ่ม

หนึ่งในวิธีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่ VFD ลดความเครียดทางกลคือการเริ่มต้นที่อ่อนนุ่ม เมื่อมอเตอร์เริ่มต้นโดยตรงข้ามเส้น (ไม่มี VFD) มันจะประสบกับกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจำนวนมาก การเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันนี้อาจทำให้เกิดความเครียดทางกลมากในส่วนประกอบของมอเตอร์เช่นตลับลูกปืนเพลาและข้อต่อ มันเหมือนกับการกระแทกเท้าของคุณบนคันเหยียบแก๊สในรถ - มันทำให้เกิดความเครียดอย่างมากบนเครื่องยนต์และระบบขับเคลื่อน

ด้วย VFD มอเตอร์จะเริ่มค่อยๆ VFD เพิ่มความถี่และแรงดันไฟฟ้าอย่างช้าๆทำให้มอเตอร์สามารถเข้าถึงความเร็วในการทำงานได้อย่างราบรื่น การเริ่มต้นที่อ่อนโยนนี้ช่วยลดความเครียดในส่วนประกอบเชิงกลซึ่งสามารถยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์และลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา ตัวอย่างเช่นในระบบสายพานลำเลียงการเริ่มต้นที่อ่อนนุ่มสามารถป้องกันไม่ให้เข็มขัดกระตุกและลดการสึกหรอบนรอกและแบริ่ง

การควบคุมความเร็ว

อีกวิธีหนึ่งที่ VFD ช่วยด้วยความเครียดเชิงกลคือการให้การควบคุมความเร็วที่แม่นยำ ในหลายแอปพลิเคชันมอเตอร์ไม่จำเป็นต้องทำงานด้วยความเร็วเต็มตลอดเวลา ตัวอย่างเช่นพัดลมในระบบระบายอากาศอาจต้องทำงานด้วยความเร็วครึ่งเวลาส่วนใหญ่เท่านั้น ด้วยการใช้ VFD เพื่อปรับความเร็วของมอเตอร์คุณสามารถลดความเครียดเชิงกลในใบพัดพัดลมและมอเตอร์เอง

การใช้มอเตอร์ที่ความเร็วต่ำกว่าจะช่วยลดแรงเหวี่ยงที่ทำหน้าที่ในชิ้นส่วนที่หมุนได้ แรงเหล่านี้สามารถทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและความเครียดบนตลับลูกปืนและเพลา ด้วยการรักษาความเร็วในการตรวจสอบคุณสามารถลดปัญหาเหล่านี้และตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการดำเนินการที่เชื่อถือได้มากขึ้น อัน3.7kW VFDสามารถเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับแอปพลิเคชันที่คุณต้องควบคุมความเร็วของมอเตอร์ในช่วงนี้

การควบคุมแรงบิด

VFDs ยังให้การควบคุมแรงบิดซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการลดความเครียดเชิงกล แรงบิดเป็นแรงหมุนที่มอเตอร์ผลิต ในบางแอปพลิเคชันเช่นปั๊มและคอมเพรสเซอร์โหลดบนมอเตอร์อาจแตกต่างกันไป หากไม่มี VFD มอเตอร์อาจต้องสร้างแรงบิดมากกว่าที่จำเป็นซึ่งอาจนำไปสู่ความเครียดทางกลที่เพิ่มขึ้น

VFD สามารถปรับเอาต์พุตแรงบิดของมอเตอร์ขึ้นอยู่กับโหลด เมื่อโหลดเบา VFD จะลดแรงบิดซึ่งจะช่วยลดความเครียดในส่วนประกอบของมอเตอร์ เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น VFD สามารถเพิ่มแรงบิดเพื่อตอบสนองความต้องการ การควบคุมแรงบิดแบบไดนามิกนี้ช่วยให้มอเตอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและลดการสึกหรอ

ความเครียดทางกลที่เพิ่มขึ้น

ฮาร์มอนิกส์

ในขณะที่ VFDS เสนอประโยชน์มากมายในแง่ของการลดความเครียดทางกลพวกเขายังสามารถแนะนำปัญหาบางอย่าง หนึ่งในนั้นคือฮาร์มอนิก VFDs ใช้พลังงานอิเล็กทรอนิกส์เพื่อแปลงพลังงาน AC ที่เข้ามาเป็น DC จากนั้นกลับไปที่ AC ที่ความถี่ตัวแปร กระบวนการนี้สามารถสร้างฮาร์มอนิกส์ซึ่งเป็นความถี่ไฟฟ้าที่เป็นทวีคูณของความถี่พื้นฐาน

ฮาร์มอนิกเหล่านี้อาจทำให้เกิดความร้อนและการสั่นสะเทือนเพิ่มเติมในมอเตอร์ ความร้อนสามารถเพิ่มอุณหภูมิของขดลวดของมอเตอร์ซึ่งสามารถลดอายุการใช้งานของฉนวนและเพิ่มความเสี่ยงของความล้มเหลว การสั่นสะเทือนยังสามารถทำให้เกิดความเครียดเชิงกลกับส่วนประกอบของมอเตอร์โดยเฉพาะแบริ่งและเพลา อย่างไรก็ตาม VFD ที่ทันสมัยมักจะมาพร้อมกับตัวกรองในตัวเพื่อลดเนื้อหาฮาร์มอนิกและลดปัญหาเหล่านี้ให้น้อยที่สุด

เสียงก้อง

ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นอีกประการหนึ่งคือเสียงสะท้อน เสียงสะท้อนเกิดขึ้นเมื่อความถี่ของเอาต์พุต VFD ตรงกับความถี่ธรรมชาติของมอเตอร์หรือระบบกลไกที่ขับเคลื่อน เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นการสั่นสะเทือนสามารถขยายได้ทำให้เกิดความเครียดเชิงกลมากเกินไป

เพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นพ้องเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องมีขนาดที่เหมาะสมและเลือก VFD และมอเตอร์ VFD ควรจะสามารถใช้งานได้ในช่วงความถี่ที่หลากหลายเพื่อหลีกเลี่ยงการติดอยู่ที่ความถี่เรโซแนนท์ นอกจากนี้ระบบเครื่องกลควรได้รับการออกแบบให้มีความถี่ธรรมชาติที่อยู่นอกช่วงการทำงานของ VFD

ตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริง

ลองดูตัวอย่างสองสามตัวอย่างว่า VFDs สามารถส่งผลกระทบต่อความเครียดทางกล

ระบบ HVAC

ในระบบ HVAC (ระบบทำความร้อนการระบายอากาศและเครื่องปรับอากาศ) VFD มักใช้เพื่อควบคุมความเร็วของพัดลมและปั๊ม ด้วยการใช้ VFD ระบบสามารถปรับการไหลเวียนของอากาศและการไหลของน้ำตามความต้องการที่แท้จริง สิ่งนี้ไม่เพียง แต่ช่วยประหยัดพลังงาน แต่ยังช่วยลดความเครียดทางกลของพัดลมและปั๊ม

ตัวอย่างเช่นในอาคารสำนักงานขนาดใหญ่พัดลมระบายอากาศสามารถควบคุมได้โดย VFD ในช่วงเวลานอกเวลาที่มีคนน้อยกว่าในอาคารแฟน ๆ สามารถวิ่งด้วยความเร็วที่ต่ำกว่า สิ่งนี้จะช่วยลดความเครียดในใบพัดพัดลมและมอเตอร์และยังช่วยประหยัดพลังงาน

ปั๊มอุตสาหกรรม

ในการใช้งานอุตสาหกรรมปั๊มมักจะใช้ในการเคลื่อนย้ายของเหลว VFD สามารถใช้ในการควบคุมความเร็วของปั๊มตามอัตราการไหลที่ต้องการ สิ่งนี้จะช่วยลดความเครียดเชิงกลในใบพัดของปั๊มแบริ่งและซีล

ตัวอย่างเช่นในโรงบำบัดน้ำคุณสามารถใช้ VFD เพื่อควบคุมความเร็วของปั๊มที่เคลื่อนย้ายน้ำผ่านกระบวนการบำบัด โดยการปรับความเร็วตามอัตราการไหลของน้ำปั๊มสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและมีความเครียดทางกลน้อยลง

บทสรุป

โดยสรุป VFD สามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความเครียดเชิงกลของมอเตอร์ ในอีกด้านหนึ่งพวกเขามีประโยชน์มากมายเช่นการเริ่มต้นที่อ่อนนุ่มการควบคุมความเร็วและการควบคุมแรงบิดซึ่งสามารถลดความเครียดในส่วนประกอบของมอเตอร์และยืดอายุการใช้งาน ในทางกลับกันพวกเขาสามารถแนะนำปัญหาเช่นฮาร์มอนิกและเสียงสะท้อนซึ่งจำเป็นต้องได้รับการจัดการอย่างรอบคอบ

หากคุณกำลังพิจารณาใช้ VFD สำหรับแอปพลิเคชันมอเตอร์ของคุณสิ่งสำคัญคือการเลือก VFD ที่เหมาะสมและตรวจสอบให้แน่ใจว่าติดตั้งและกำหนดค่าอย่างถูกต้อง ในฐานะซัพพลายเออร์ VFD ฉันมาที่นี่เพื่อช่วยให้คุณเลือกที่ถูกต้องและให้แน่ใจว่ามอเตอร์ของคุณทำงานได้อย่างราบรื่นและมีประสิทธิภาพ หากคุณมีคำถามใด ๆ หรือสนใจที่จะซื้อ VFD อย่าลังเลที่จะติดต่อฉันเพื่อพูดคุยเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะของคุณและวิธีที่เราสามารถทำงานร่วมกันเพื่อรับทางออกที่ดีที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันของคุณ

การอ้างอิง

• Fitzgerald, AE, Kingsley, C. , & Umans, SD (2003) เครื่องจักรไฟฟ้า McGraw-Hill
• Krause, PC, Wasynczuk, O. , & Sudhoff, SD (2002) การวิเคราะห์เครื่องจักรไฟฟ้าและระบบขับเคลื่อน Wiley-Interscience
• แชปแมน, SJ (2012) พื้นฐานของเครื่องจักรไฟฟ้า McGraw-Hill