Apa itu Penggerak Frekuensi Variabel (VFD) & Prinsip Kerja PKS

Apa itu Penggerak Frekuensi Variabel (VFD) & Prinsip Kerja PKS

Penting untuk mengetahui cara kerja VFD atau Variable frequency drive (VFD), karena mereka banyak digunakan dalam aplikasi yang digerakkan motor AC, seperti penggerak frekuensi variabel untuk kontrol motor , karena karakteristiknya yang sangat beragam.

Penggerak Frekuensi Variabel

Penggerak Frekuensi Variabel



Dibandingkan dengan penggerak motor konvensional, PKS memiliki fungsionalitas dan kemampuan pengoperasian yang lebih baik. Selain kontrol kecepatan yang dapat disesuaikan, konverter frekuensi menawarkan perlindungan seperti perlindungan fase, bawah, dan tegangan berlebih. Opsi perangkat lunak dan antarmuka dari PKS memungkinkan pengguna untuk mengontrol motor pada tingkat yang diinginkan.




Apa itu Variable Frequency Drive (VFD)

Kecepatan motor AC dikontrol dengan dua cara - baik dengan mengontrol tegangan atau frekuensi. Kontrol frekuensi memberikan kontrol yang lebih baik karena kerapatan fluks yang konstan daripada kontrol tegangan. Di sinilah kerja dari PKS berperan. Ini adalah perangkat konversi daya yang mengubah tegangan tetap, frekuensi tetap dari daya input menjadi tegangan variabel, output frekuensi variabel untuk mengontrol motor induksi AC.

Ini terdiri dari perangkat elektronik daya (seperti IGBT, MOSFET), unit pengendali pusat kecepatan tinggi (seperti mikroprosesor, DSP), dan perangkat penginderaan opsional tergantung pada aplikasi yang digunakan.



Sebagian besar aplikasi industri memerlukan kecepatan variabel pada kondisi beban puncak dan kecepatan konstan pada kondisi pengoperasian normal. Kerja loop tertutup pada VFD mempertahankan kecepatan motor pada tingkat yang konstan, bahkan jika terjadi gangguan input dan beban.

Bekerja dari PKS

Dua fitur utama dari konverter frekuensi adalah kecepatan yang dapat disetel dan kemampuan start / stop lunak. Kedua fitur ini menjadikan VFD sebagai pengontrol yang andal untuk mengontrol motor AC. VFD terutama terdiri dari empat bagian yaitu penyearah, tautan DC perantara, inverter, dan rangkaian pengontrol.


Bekerja dari PKS

Bekerja dari PKS



Penyearah:

Ini adalah tahap pertama dari penggerak frekuensi variabel. Ini mengubah daya AC yang diumpankan dari listrik ke daya DC. Bagian ini bisa searah atau dua arah berdasarkan aplikasi yang digunakan seperti operasi motor empat kuadran. Ini menggunakan dioda, SCR, transistor, dan perangkat switching elektronik lainnya.

Jika menggunakan dioda, daya DC yang dikonversi adalah keluaran yang tidak terkontrol saat menggunakan SCR, daya keluaran DC bervariasi dengan kontrol gerbang. Minimal enam dioda diperlukan untuk konversi tiga fase, sehingga unit penyearah dianggap sebagai enam konverter pulsa.

Bus DC:

Daya DC dari bagian penyearah diumpankan ke tautan DC. Bagian ini terdiri dari kapasitor dan induktor untuk menghaluskan terhadap riak dan menyimpan daya DC. Fungsi utama tautan DC adalah untuk menerima, menyimpan, dan mengirimkan daya DC.

Inverter:

Bagian ini terdiri dari sakelar elektronik seperti transistor, thyristor, IGBT, dll. Bagian ini menerima daya DC dari tautan DC dan diubah menjadi AC yang dikirim ke motor. Itu menggunakan teknik modulasi Suka modulasi lebar pulsa untuk memvariasikan frekuensi keluaran untuk mengontrol kecepatan motor induksi.

Sirkuit kontrol:

Ini terdiri dari unit mikroprosesor dan melakukan berbagai fungsi seperti mengendalikan, mengkonfigurasi pengaturan drive, kondisi kesalahan, dan antarmuka protokol komunikasi . Ini menerima sinyal umpan balik dari motor sebagai referensi kecepatan arus dan karenanya mengatur rasio tegangan terhadap frekuensi untuk mengontrol kecepatan motor.

Aplikasi implementasi PKS

Aplikasi implementasi PKS

Aplikasi implementasi PKS

VFD juga dapat diimplementasikan oleh rangkaian mikrokontroler yang diberikan di bawah ini. Mirip dengan VFD, ia juga terdiri dari bagian penyearah, penyaringan, dan kemudian bagian inverter. Di sini bagian inverter mendapatkan pulsa pengapian dari mikrokontroler yang diprogram untuk memberikan tegangan dan frekuensi variabel ke beban. Proyek ini disebut fase tunggal ke konverter tiga fase menggunakan SVPWM untuk mengontrol tegangan dan frekuensi AC di seluruh beban

Penerapan PKS

Penerapan PKS adalah kontrol kecepatan motor ac oleh konverter siklo .

Daya dari listrik diumpankan ke rangkaian penyearah yang mengubah AC tetap menjadi DC tetap. Konverter tiga kaki terdiri dari dua dioda yang dihubungkan secara paralel untuk setiap fasa, sehingga salah satu dioda bekerja ketika fasa tertentu secara komparatif lebih positif atau negatif.

Penerapan PKS

Penerapan PKS

Tegangan DC berdenyut yang dihasilkan dari penyearah diterapkan ke rangkaian tautan DC. Sirkuit perantara ini terdiri dari induktor dan kapasitor. Ini menyaring DC berdenyut dengan mengurangi konten riak dan memberi daya DC tingkat yang konstan.

Untuk memberikan tegangan variabel dan frekuensi variabel ke motor, daya DC dari hubungan DC harus diubah menjadi AC variabel dengan inverter. Inverter terdiri dari IGBT sebagai perangkat switching yang dikendalikan dengan teknik PWM.

Mirip dengan rangkaian penyearah, sakelar inverter juga termasuk dalam dua kelompok yaitu positif dan negatif. Sisi positif IGBT bertanggung jawab atas pulsa positif dan sisi negatif IGBT untuk pulsa negatif pada keluaran inverter. Jadi keluaran yang didapat adalah arus bolak-balik yang diterapkan pada motor.

Memvariasikan periode switching mengatur tegangan dan frekuensi secara bersamaan di inverter. PKS modern menggunakan teknik kontrol terbaru seperti skalar, vektor, dan kontrol torsi langsung, untuk mengontrol sakelar inverter dalam mencapai daya variabel.

Bentuk gelombang keluaran VFD

Bentuk gelombang keluaran VFD

Gambar di atas menunjukkan bagaimana tegangan dan frekuensi divariasikan oleh penggerak frekuensi variabel. Sebagai contoh, suplai AC 480V, 60Hz diterapkan ke VFD yang memvariasikan tegangan dan frekuensi sinyal untuk mengontrol kecepatan.

Saat frekuensi berkurang, kecepatan motor juga berkurang. Pada gambar di atas, daya rata-rata yang diterapkan ke motor menurun sementara tegangan dan frekuensi menurun, asalkan rasio kedua parameter ini konstan.

Manfaat PKS

PKS terhubung ke motor

PKS terhubung ke motor

Konverter frekuensi tidak hanya menawarkan kecepatan yang dapat disesuaikan untuk aplikasi kontrol yang akurat dan tepat, tetapi juga memiliki lebih banyak manfaat dalam hal kontrol proses dan konservasi energi . Beberapa di antaranya diberikan di bawah ini.

Hemat energi

Lebih dari 65% tenaga dikonsumsi oleh motor listrik di industri. Baik teknik kendali besaran dan frekuensi untuk memvariasikan kecepatan mengkonsumsi lebih sedikit daya ketika kecepatan variabel dibutuhkan oleh motor. Jadi, sejumlah besar energi disimpan oleh VFD ini.

Pengontrolan loop tertutup

VFD memungkinkan pemosisian kecepatan motor yang akurat dengan terus membandingkan kecepatan referensi bahkan pada perubahan kondisi pembebanan dan gangguan input seperti fluktuasi tegangan.

• Batas mulai saat ini

Motor induksi menarik arus yang 6 sampai 8 kali arus nominal saat start. Dibandingkan dengan starter konvensional, PKS memberikan hasil yang lebih baik karena memberikan frekuensi rendah pada saat start. Karena frekuensi rendah, motor menarik lebih sedikit arus dan arus ini tidak pernah melebihi nilai nominalnya saat start maupun saat beroperasi.

• Pengoperasian yang mulus

Ini menawarkan operasi yang mulus saat memulai dan menghentikan dan juga mengurangi tekanan termal dan mekanis pada motor dan penggerak sabuk.

Faktor daya tinggi

Sirkuit koreksi faktor daya bawaan di tautan DC VFD mengurangi kebutuhan perangkat koreksi faktor daya tambahan.

Faktor daya untuk motor induksi sangat rendah terutama untuk aplikasi tanpa beban, sedangkan pada beban penuh, 0,88 hingga 0,9. Faktor daya yang rendah menyebabkan pemanfaatan daya yang buruk karena kerugian reaktif yang tinggi.

Instalasi mudah

VFD kabel yang telah diprogram sebelumnya dan dari pabrik menawarkan cara yang mudah untuk koneksi dan pemeliharaan.

Saya harap Anda mendapatkan pengetahuan yang tepat dan luas tentang cara kerja PKS di artikel kami. Terima kasih telah menghabiskan waktu berharga Anda. Kami punya tugas sederhana untuk Anda - Apa saja jenis PKS? Tolong berikan jawaban kalian di kolom komentar di bawah. Jika Anda memiliki pertanyaan tentang topik ini atau kelistrikan dan proyek elektronik Anda juga dapat membagikan ulasan dan saran Anda mengenai artikel ini di bagian komentar di bawah.

Kredit foto

Variabel Frekuensi Didorong oleh emainc

Bagian dasar PKS oleh desain mesin

Bekerja dari PKS oleh cfnewsads

Bentuk gelombang keluaran VFD sebesar vfds

PKS terhubung ke motor oleh cfnewsads