A Variabele frequentieaandrijving (VFD) regelt het toerental en het koppel van een wisselstroommotor door de frequentie en de spanning die aan de motor worden geleverd aan te passen. In tegenstelling tot traditionele motoren die uitsluitend op de vaste netfrequentie (meestal 50 Hz of 60 Hz) werken, genereert een VFD een uitgangssignaal met instelbare frequentie, waardoor de motor sneller of langzamer kan draaien, of een gecontroleerd versnellings- en vertragingsproces kan volgen.
Eenvoudig gezegd werkt een VFD door de binnenkomende Wisselstroom naar gelijkstroom, waarbij de gelijkspanning via de gelijksstroombus wordt afgevlakt, en vervolgens met behulp van snelle elektronische schakeltechnologie weer wordt omgezet in een geregelde wisselstroomuitgang. Dit omzettingsproces maakt een nauwkeurige regeling van de motorwerking mogelijk en verbetert de algehele efficiëntie van het systeem.
Nauwkeurige snelheidsregeling
Stel het toerental van de motor nauwkeurig af op de productie-eisen, in plaats van de motor continu op vol toerental te laten draaien.
Lagere startstroom
Een zachte start vermindert de hoge inschakelstroom en minimaliseert de belasting van motoren en elektrische systemen.
Betere procesbeheersing
Zorg voor een stabiele werking door het toerental, het koppel en de versnellingsprofielen van de motor te regelen.
Energiebesparingen
Verhoog de efficiëntie bij toepassingen met variabel koppel, zoals pompen en ventilatoren, door onnodig stroomverbruik te verminderen.
Motorbeveiliging
Verminder mechanische schokken en verleng de levensduur van de apparatuur door een soepele versnelling en werking van de motor.
In deze handleiding wordt het volledige werkingsprincipe van een VFD uitgelegd, inclusief wat er binnenin de regelaar gebeurt, hoe de frequentie het toerental van de motor beïnvloedt, hoe PWM-technologie een variabele uitgangsspanning genereert, en hoe u de juiste VFD voor verschillende industriële toepassingen kunt kiezen.
Wat is een VFD?
A Variabele frequentieaandrijving (VFD) is een elektronische motorregelaar die is ontworpen om het toerental en het koppel van een wisselstroommotor te regelen door de frequentie en de spanning van de aan de motor geleverde elektrische stroom aan te passen.
In plaats van een wisselstroommotor op een vaste netfrequentie te laten draaien, wordt meestal 50 Hz of 60 Hz, een VFD genereert een uitgangssignaal met variabele frequentie waarmee het toerental, de versnelling en de bedrijfsprestaties van de motor nauwkeurig kunnen worden geregeld.
Een VFD wordt ook wel aangeduid als:
Veelvoorkomende toepassingen van motoren
De meeste industriële frequentieregelaars worden gebruikt in combinatie met driefasige inductiemotoren. Met de juiste keuze en configuratie kunnen veel frequentieregelaars ook motoren met permanente magneten en andere geavanceerde motortypen aansturen.
Basisprincipe van de werking
Het motortoerental wordt voornamelijk bepaald door de voedingsfrequentie. Een VFD past de uitgangsfrequentie aan om het motortoerental te verhogen of te verlagen, afhankelijk van de bedrijfsvereisten.
Hoe de frequentie de motorsnelheid beïnvloedt
↓
Lagere motortoerental
↓
Hogere motortoerental
Het motortoerental kan worden aangepast binnen het veilige werkingsbereik van zowel de motor als de aangesloten mechanische apparatuur.
Waarom het toerental van een motor afhankelijk is van de frequentie
Voor een wisselstroom-inductiemotor wordt het synchrone toerental berekend met de volgende formule:
Synchrone snelheid (RPM) = (120 × frequentie) / aantal polenEen 4-polige motor heeft bijvoorbeeld de volgende synchrone toerentallen:
| Voedingsfrequentie | Synchrone snelheid |
|---|---|
| 10 Hz | 300 omwentelingen per minuut |
| 25 Hz | 750 omwentelingen per minuut |
| 50 Hz | 1500 tpm |
| 60 Hz | 1800 tpm |
Een inductiemotor draait vanwege de slip doorgaans iets onder het synchrone toerental. De formule geeft echter nog steeds de belangrijkste samenhang weer: wanneer de frequentie verandert, verandert het toerental van de motor.
Een standaard elektriciteitsnet levert een vaste frequentie. In veel landen is dit 50 Hz; in andere landen is dit 60 Hz. Zonder een VFD draait de motor doorgaans op een vaste snelheid. Met een VFD genereert de regelaar een nieuwe uitgangsfrequentie, waardoor de motorsnelheid kan worden afgestemd op de daadwerkelijke procesbehoefte.
Hoe werkt een VFD?
Een VFD werkt via drie belangrijke fasen van stroomomzetting:
- Gelijkrichter: Zet inkomende wisselstroom om in gelijkstroom.
- Gelijkstroombus: Gelijkstroom wordt gefilterd en opgeslagen.
- Omvormer: Zet gelijkstroom om in wisselstroom met instelbare frequentie.
Wisselstroomvoeding -> Gelijkrichter -> Gelijkstroombus -> Omvormer -> Wisselstroomuitgang met variabele frequentie -> Motor
Fase 1: De gelijkrichter zet wisselstroom om in gelijkstroom
Het eerste onderdeel van een VFD is de gelijkrichter. Het apparaat wordt gevoed door wisselstroom met een vaste frequentie, zoals 220 V eenfasig, 380 V driefasig, 400 V driefasig of 480 V driefasig, afhankelijk van het model van de aandrijving en de regio.
De gelijkrichter maakt gebruik van componenten uit de vermogenselektronica, zoals:
- Diodes
- Thyristors
- Actieve IGBT’s in de front-end van geavanceerde aandrijvingen
De functie ervan is om wisselstroom om te zetten in gelijkstroom. Na gelijkrichting is de spanning niet langer een sinusvormige wisselstroomgolfvorm. Het wordt pulserende gelijkstroom.
Op dit moment stuurt de oorspronkelijke netfrequentie de motor niet langer rechtstreeks aan. De aandrijving heeft het ingangsvermogen omgezet in een tussenliggende gelijkstroomvorm die door de volgende trap kan worden verwerkt.
Fase 2: De gelijkstroombus egaliseert en slaat energie op
Nadat de gelijkrichter wisselstroom in gelijkstroom heeft omgezet, is de uitgangsspanning niet volledig vlak en vertoont deze nog steeds spanningsrimpel. De Gelijkstroombusgedeelte filtert deze onstabiele gelijkspanning, slaat elektrische energie op en zorgt voor een stabiele stroombron voor de omvormerfase.
Belangrijkste onderdelen van een gelijkstroombus
Een typische DC-bus van een VFD bestaat uit verschillende belangrijke componenten die samenwerken om een stabiele gelijkstroomvoeding te waarborgen:
Spanningsschommelingen afvlakken en elektrische energie opslaan voor de omvormer.
Verminder stroomrimpel en verbeter de stroomkwaliteit.
Beperk de aanvankelijke laadstroom bij het opstarten van de VFD.
Zorg ervoor dat overtollige energie tijdens het remmen met de motor wordt beheerd.
Controleer de gelijkspanning en bescherm de interne componenten.
Functies van de gelijkstroombus
Zorgt voor een constante stroomtoevoer voor het schakelen van de omvormer.
Filtert ongewenste schommelingen uit gelijkgerichte gelijkstroom.
Maakt een nauwkeurige regeling van spanning en frequentie mogelijk.
Zorgt voor een soepelere werking van de motor.
Biedt kortstondige energieondersteuning bij belastingsschommelingen.
Verhouding tussen de gelijkspanningen van de DC-bus
In de meeste VFD-systemen bedraagt de gelijkspanning op de bus ongeveer:
De exacte waarde is afhankelijk van het type ingangsspanning, de belasting en de meetmethode.
Een VFD met een 400 V wisselstroom, driefasige ingang levert doorgaans een gelijkstroom-bus-spanning op van ongeveer 540–565 V DC onder normale bedrijfsomstandigheden.
Fase 3: De omvormer genereert wisselstroom met variabele frequentie
De omvormer vormt de uitgangstrap van de VFD. Deze zet de gelijkspanning van de bus weer om in wisselstroom, maar nu worden de frequentie en de spanning door de regelaar geregeld.
Moderne frequentieregelaars maken doorgaans gebruik van snelle halfgeleiderschakelaars, zoals:
- IGBT’s voor de meeste industriële aandrijvingen
- MOSFET’s in bepaalde kleine of laagspanningsaandrijvingen
- SiC- of GaN-componenten in bepaalde ontwerpen met een hoog rendement of hoge frequentie
Deze schakelaars worden duizenden keren per seconde in- en uitgeschakeld. Door de timing en de breedte van elke puls te regelen, genereert de VFD een uitgangsgolfvorm waarop de motor reageert als wisselstroom met de gewenste frequentie.
Bijvoorbeeld:
| Uitgangsfrequentie van de VFD | Geschat motorisch gedrag |
|---|---|
| 5 Hz | Zeer lage snelheid |
| 20 Hz | Lage snelheid |
| 35 Hz | Gemiddelde snelheid |
| 50 Hz | Nominaal toerental in 50 Hz-netten |
| 60 Hz | Nominale snelheid in 60 Hz-systemen of overtoerental in bepaalde toepassingen |
Op deze manier regelt een VFD het toerental van de motor zonder gebruik te maken van tandwielen, smoorkleppen, dempers of mechanische toerentalregelaars.
Hoe PWM werkt in een VFD
De meeste moderne frequentieregelaars maken gebruik van Pulsbreedtemodulatie (PWM) om de uitgangsgolfvorm te genereren.
PWM genereert niet direct een volkomen vloeiende sinusgolf. In plaats daarvan produceert het een snelle reeks spanningspulsen. De breedte van elke puls varieert afhankelijk van de gewenste uitgangsgolfvorm.
De motorwikkeling heeft inductie, waardoor de pulsen bij hoge snelheid vanzelf worden afgevlakt tot een stroomgolfvorm die voldoende sinusoïdaal is voor de werking van de motor.
Dankzij PWM kan de VFD het volgende regelen:
- Uitgangsfrequentie
- Uitgangsspanning
- Motorstroom
- Versnelling en vertraging
- Koppelrespons
- Draairichting
Waarom een VFD zowel de spanning als de frequentie wijzigt
Een VFD verandert niet alleen de frequentie. Hij past ook de spanning aan, omdat de magnetische flux van de motor afhankelijk is van de verhouding tussen spanning en frequentie.
Deze relatie wordt de V/F-verhouding.
Als de frequentie wordt verlaagd maar de spanning te hoog blijft, kan de motor overbelast raken, wat leidt tot oververhitting en een inefficiënte werking. Als de frequentie wordt verlaagd maar de spanning te laag is, levert de motor mogelijk onvoldoende koppel.
Bij een standaard V/F-regeling verlaagt de aandrijving de spanning naarmate de frequentie afneemt.
Voorbeeld voor een motor van 400 V, 50 Hz:
| Frequentie | Geschatte uitgangsspanning |
|---|---|
| 50 Hz | 400 V |
| 40 Hz | 320 V |
| 30 Hz | 240 V |
| 20 Hz | 160 V |
| 10 Hz | 80 V |
Door een geschikte V/F-verhouding te handhaven, kan de motor een stabiele magnetische flux en een voorspelbaar koppel behouden.
In de praktijk kan de V/F-curve worden aangepast aan de belasting. Voor pompen en ventilatoren wordt vaak een andere curve gebruikt dan voor belastingen met een constant koppel, zoals transportbanden, mengers en takels.
Belangrijkste onderdelen in een VFD
Een moderne frequentieregelaar bevat zowel vermogenselektronica als besturingselektronica.
| Component | Functie |
|---|---|
| Gelijkrichter | Zet inkomende wisselstroom om in gelijkstroom |
| DC-buscondensatoren | Gelijkstroom energie afvlakken en opslaan |
| DC-smoorspoel of netreactor | Vermindert rimpel en harmonischen in bepaalde ontwerpen |
| Omvormermodule | Zet gelijkstroom om in geregelde wisselstroom |
| IGBT’s of vermogensschakelaars | Schakel de gelijkspanning snel om een PWM-uitgang te genereren |
| Besturingskaart | Voert algoritmen voor motorbesturing en beveiligingslogica uit |
| Gate-driverkaart | Verzendt schakelsignalen naar de vermogenscomponenten |
| Koelventilator of koellichaam | Voert warmte af van stroomcomponenten |
| Rembaan | Voert regeneratieve energie af wanneer dat nodig is |
| Beveiligingsschakelingen | Detectie van overstroom, overspanning, oververhitting, faseverlies en aardfouten |
| Toetsenbord of HMI | Maakt het instellen van parameters, bewaking en het resetten van storingen mogelijk |
| Communicatie-interface | Kan worden aangesloten op PLC’s, HMI’s, SCADA-systemen of veldbusnetwerken |
Veelgebruikte regelmethoden voor frequentieregelaars
Verschillende industriële toepassingen vereisen verschillende prestatieniveaus op het gebied van motorregeling. De meest voorkomende Regelmethoden voor frequentieregelaars omvatten: V/F-regeling, sensorloze vectorregeling en vectorregeling met gesloten regelkring. Elke methode biedt verschillende niveaus van koppelregeling, snelheidsnauwkeurigheid en reactievermogen.
| Controlemethode | Regelnauwkeurigheid | Encoder vereist | Typische toepassingen |
|---|---|---|---|
| V/F-regeling | Basis | Geen | Ventilatoren, pompen, HVAC |
| Vectorregeling zonder sensor | Gemiddeld tot hoog | Geen | Compressoren, transportbanden, menginstallaties |
| Gesloten-lus vectorregeling | Hoogste | Ja | Liften, CNC, takels |
1. V/F-regeling (spannings-/frequentieregeling)
V/F-regeling Dit is de eenvoudigste en meest gebruikte regelmethode voor frequentieregelaars. De regelaar handhaaft een constante verhouding tussen spanning en frequentie om het motortoerental te regelen. Deze methode is voornamelijk bedoeld voor toepassingen waarbij geen nauwkeurige koppelregeling vereist is.
Meest geschikt voor:
- Lagere kosten
- Eenvoudige installatie
- Stabiele regeling van het basistoerental
- Geschikt voor variabele koppelbelastingen
- Lagere nauwkeurigheid van het koppel
- Matte prestaties bij lage snelheden
- Minder nauwkeurige dynamische respons
2. Sensorloze vectorregeling
Sensorloze vectorregeling verbetert de motorprestaties door de motorsnelheid en de magnetische flux te schatten zonder gebruik te maken van een externe encoder. Dit zorgt voor een betere koppelregeling en een snellere respons in vergelijking met de standaard V/F-regeling.
- Compressoren
- Mengkranen
- Transportbanden
- Extruders
- Werktuigmachines met matige precisie-eisen
- Betere koppelprestaties bij lage toerentallen
- Snellere reactie van de motor
- Verbeterde snelheidsregeling
- Er hoeft geen encoder te worden geïnstalleerd
3. Vectorregeling met gesloten regelkring
Vectorregeling met gesloten regelkring maakt gebruik van een encoder of een terugkoppelingsapparaat om het toerental en de positie van de motor te meten. Dankzij deze terugkoppeling kan de VFD het hoogste niveau van toerentalnauwkeurigheid, koppelregeling en dynamische prestaties bereiken.
- Liften
- Kranen
- Hijsinrichtingen
- CNC-machines
- Opwindsystemen
- Positioneringsapparatuur
- Uitstekend koppel bij lage toerentallen
- Nauwkeurige snelheidsmeting
- Sterke dynamische respons
- Geschikt voor veeleisende toepassingen op het gebied van motion control
Voorbeeld: Hoe een frequentieregelaar energie bespaart in een pomp
Frequentieregelaars zijn bijzonder effectief voor centrifugaalpompen en ventilatoren, omdat deze belastingen de affiniteitswetten volgen. Eenvoudig gezegd: wanneer het toerental daalt, neemt het benodigde vermogen veel sneller af dan het toerental zelf.
Voor centrifugale belastingen:
Het debiet is evenredig met de snelheid
De druk is evenredig met het kwadraat van de snelheid
Het vermogen is evenredig met het kubus van de snelheidDit betekent dat een kleine snelheidsvermindering al tot een aanzienlijke energiebesparing kan leiden.
Voorbeeld:
Indien een pomp bij een toerental van 80% aan de procesbehoefte kan voldoen, bedraagt het benodigde vermogen bij benadering:
0,8 × 0,8 × 0,8 = 0,512De pomp heeft dus mogelijk ongeveer 51% aan vermogen bij vol toerental nodig, nog afgezien van de daadwerkelijke verliezen en de systeemomstandigheden.
Daarom kan het vervangen van regelkleppen of dempers door een VFD-regeling aanzienlijke besparingen opleveren in geschikte pomp- en ventilatorsystemen.
Waar frequentieregelaars worden gebruikt
Frequentieregelaars (VFD's) worden op grote schaal toegepast in sectoren waar een instelbaar motortoerental kan bijdragen aan energie-efficiëntie, processtabiliteit, productienauwkeurigheid en bescherming van de apparatuur. Door het motortoerental af te stemmen op de daadwerkelijke bedrijfsbehoeften, helpen frequentieregelaars energieverspilling en mechanische belasting te verminderen.
HVAC-systemen
Frequentieregelaars verbeteren de luchtstroom en de temperatuurregeling door het toerental van ventilatoren en pompen aan te passen aan de vraag.
- Luchttoevoerventilatoren
- Terugkerende fans
- Koeltorens
- Koelwaterpompen
- Luchtbehandelingsunits (AHU)
Water en afvalwater
Frequentieregelaars zorgen voor een stabiele drukregeling en verbeteren het rendement van pompen in waterbeheersystemen.
- Drukverhogingspompen
- Afvalwaterpompen
- Irrigatiepompen
- Slibpompen
- Watersystemen met constante druk
Productie
Frequentieregelaars maken een nauwkeurige snelheidsregeling van productieapparatuur mogelijk en verbeteren de consistentie van het productieproces.
- Transportbanden
- Mengkranen
- Verpakkingsmachines
- Extruders
- Rollen
- Werktuigmachines
Olie en gas
Frequentieregelaars dragen bij aan de optimalisatie van zware, motoraangedreven apparatuur en vergroten tegelijkertijd de operationele flexibiliteit.
- Compressoren
- Overpompen
- Boorapparatuur
- Meetinstallaties
Mijnbouw en zware industrie
Frequentieregelaars zorgen voor een betrouwbare snelheidsregeling en verminderen mechanische belasting in veeleisende industriële omgevingen.
- Breekmachines
- Voederbakken
- Hijsinrichtingen
- Transportbanden
- Ventilatoren
Hernieuwbare energie en infrastructuur
VFD-technologie draagt bij aan een efficiënte werking van moderne energie- en infrastructuursystemen.
- Zonne-energiepompsystemen
- Hulpsystemen voor energieopslag met accu’s
- Hulpapparatuur voor windturbines
- Stadsverwarmings- en -koelsystemen
Waarom bedrijven frequentieregelaars gebruiken
Beperk onnodig stroomverbruik van de motor.
Zorg ervoor dat de snelheid en de procesomstandigheden stabiel blijven.
Verminder de startschok en mechanische slijtage.
Voordelen van het gebruik van een VFD
A Variabele frequentieaandrijving (VFD) biedt meer dan alleen een eenvoudige aanpassing van het motortoerental. Door de frequentie en spanning van de motor te regelen, verbetert een VFD de energie-efficiëntie, vermindert hij mechanische belasting, verhoogt hij de processtabiliteit en beschermt hij motoren en aangesloten apparatuur tegen abnormale bedrijfsomstandigheden.
1. Energiebesparing
Voor toepassingen met variabel koppel, zoals centrifugaalpompen en ventilatoren, een VFD past het toerental van de motor aan op basis van de werkelijke systeembehoefte, in plaats van de motor continu op vol toerental te laten draaien.
2. Zacht opstarten
Bij het traditionele direct-online starten van een motor kunnen hoge inschakelstroom en plotselinge mechanische schokken optreden. Een VFD verhoogt het toerental van de motor geleidelijk door middel van gecontroleerde versnelling en vertraging, waardoor de belasting van de elektrische en mechanische systemen wordt verminderd.
Een zachte start draagt bij aan de bescherming van:
3. Nauwkeurige snelheidsregeling
Een VFD biedt flexibele regeling van het motortoerental via verschillende invoermethoden, waardoor deze geschikt is voor geautomatiseerde industriële systemen.
4. Betere procesbeheersing
In plaats van gebruik te maken van mechanische regelkleppen, omloopkleppen of handmatige aanpassingen, regelt een VFD het motorvermogen rechtstreeks, zodat dit precies aansluit bij de procesvereisten.
- Verbeterde processtabiliteit
- Minder materiaal- en energieverspilling
- Nauwkeurigere productiecontrole
5. Bescherming van motoren en apparatuur
De meeste moderne frequentieregelaars zijn voorzien van ingebouwde beveiligingsfuncties die motorschade helpen voorkomen en de betrouwbaarheid van het systeem vergroten.
Beperkingen en ontwerpoverwegingen
Een VFD is krachtig, maar moet op de juiste wijze worden toegepast.
Veelvoorkomende overwegingen zijn onder meer:
- Hogere aanschafkosten dan bij direct-on-line-start
- Harmonische vervorming in de stroomvoorziening
- Elektromagnetische interferentie
- Belasting van de motorisolatie als gevolg van een snelle spanningsstijgingstijd
- Lagerstroom in sommige installaties
- Extra warmteontwikkeling bij een laag motortoerental indien de motorventilator op de as is gemonteerd
- Bij lange motorkabels kunnen uitgangsfilters nodig zijn
- Een correcte aarding en afscherming zijn van belang
Bij kritieke systemen dient de VFD te worden gekozen met inachtneming van de motor, de belasting, de kabellengte, de behuizing, de koeling en de elektrische omgeving.
VFD versus softstarter
Een softstarter vermindert de startstroom en zorgt voor een soepele versnelling, maar biedt doorgaans geen continue toerentalregeling nadat de motor zijn volledige toerental heeft bereikt.
| Functie | VFD | Zachte starter |
|---|---|---|
| Vermindering van de aanloopstroom | Ja | Ja |
| Traploze snelheidsregeling | Ja | Geen |
| Energiebesparing bij pompen en ventilatoren | Groot potentieel | Beperkt |
| Koppelregeling | Beter | Basis |
| Achteruitrijregeling | Meestal op voorraad | Beperkt of extern |
| Kosten | Hoger | Onder |
| Meest geschikte toepassing | Bedrijf met variabele snelheid | Zachte aanloop bij een vast toerental |
Kies een VFD wanneer het proces snelheidsregeling vereist of energiebesparing door een lagere motortoerental.
Kies een zachte starter wanneer de motor op een vast toerental draait en alleen een soepelere start en stop nodig heeft.
Hoe kiest u de juiste frequentieregelaar?
De juiste keuze maken Variabele frequentieaandrijving (VFD) vereist meer dan alleen een passend motorvermogen. De juiste frequentieregelaar hangt af van verschillende factoren, waaronder de motorstroom, de ingangsspanning, de belastingskenmerken, de eisen inzake overbelasting, de installatieomgeving en de vereiste regelprestaties.
1. Stem de motorstroom af
De belangrijkste factor bij de keuze van een VFD is de motor’s vollaststroom (FLC). Kies een frequentieregelaar met een nominale uitgangsstroom die gelijk is aan of hoger is dan de nominale stroom van de motor.
2. Controleer het ingangsvermogen
Frequentieregelaars zijn ontworpen voor specifieke voedingssystemen. Controleer altijd of de beschikbare stroomvoorziening voldoet aan de specificaties voor de ingang van de frequentieregelaar.
3. Bepaal het type lading
Motoraangedreven belastingen worden doorgaans onderverdeeld in drie categorieën. Door het juiste type belasting te kiezen, zorgt u ervoor dat de frequentieregelaar voldoende koppel en overbelastingscapaciteit levert.
| Type lading | Voorbeelden | Opmerking bij de keuze van een VFD |
|---|---|---|
| Variabel koppel | Ventilatoren, centrifugaalpompen | Een nominale belasting voor normaal gebruik is vaak geschikt |
| Constant koppel | Transportbanden, mengers, extruders | Mogelijk is een hogere overbelastingscapaciteit vereist |
| Zwaar gebruik | Breekmachines, takels, persen | Kies voor een hoog startkoppel en een hoog overbelastingsvermogen |
4. Kies de besturingsmethode
Geschikt voor eenvoudige ventilatoren, pompen en basisregeling van het toerental.
Zorgt voor een betere koppel- en snelheidsrespons zonder feedback van een encoder.
Wordt gebruikt voor toepassingen waarbij nauwkeurige snelheid, positie en koppel bij lage snelheden vereist zijn.
5. Controleer de installatieomgeving
Omgevingsomstandigheden hebben een directe invloed op de betrouwbaarheid en de levensduur van een VFD. Houd rekening met de volgende factoren:
6. Controleer de kabellengte en de EMC-eisen
Lange motorkabels kunnen de spanningsbelasting door gereflecteerde golven en elektromagnetische interferentie (EMI) vergroten. Afhankelijk van de installatie kunnen aanvullende beveiligingscomponenten nodig zijn.
7. Houd rekening met communicatie en integratie
Controleer bij industriële automatiseringssystemen of de VFD de vereiste communicatieprotocollen ondersteunt.
Veelvoorkomende storingen bij frequentieregelaars en wat deze doorgaans betekenen
| Storing | Gemeenschappelijk doel |
|---|---|
| Overstroom | Korte acceleratietijd, vastgelopen lading, motorstoring, onjuiste motorparameters |
| Overspanning | Snelle vertraging, regeneratieve belasting, hoge ingangsspanning |
| Onderspanning | Lage voedingsspanning, faseverlies, zwakke stroombron |
| Oververhitting | Slechte ventilatie, hoge omgevingstemperatuur, overbelaste aandrijving |
| Aardlek | Beschadigde motorkabel, defect aan de motorisolatie, vocht |
| Overbelasting van de motor | Onjuiste stroominstelling, overbelasting van de machine, onvoldoende koeling |
| Communicatiestoring | Probleem met de bedrading, onjuiste protocolinstelling, configuratiefout in de PLC |
Deze storingen mogen niet herhaaldelijk worden gereset zonder dat de oorzaak wordt vastgesteld. Een terugkerende storing duidt doorgaans op een systeemprobleem, en niet alleen op een probleem met de schijf.
FAQ
Een VFD regelt het toerental van de motor door de frequentie van de wisselstroom die aan de motor wordt geleverd, te wijzigen. Een lagere frequentie leidt tot een lager toerental van de motor. Een hogere frequentie leidt tot een hoger toerental van de motor, binnen het veilige werkingsbereik van de motor.
Ja, met name bij centrifugaalpompen en ventilatoren, waarbij de belasting niet altijd het volledige toerental vereist. Door het motortoerental aan te passen aan de vraag kan een frequentieregelaar het stroomverbruik aanzienlijk verminderen. De daadwerkelijke besparingen zijn afhankelijk van het type belasting, het aantal bedrijfsuren, het systeemontwerp en de regelingsstrategie.
Niet elke motor is geschikt voor gebruik met een frequentieregelaar. Veel moderne driefasige inductiemotoren zijn compatibel met frequentieregelaars, maar bij oudere motoren kunnen er beperkingen zijn op het gebied van isolatie, koeling of lagers. Raadpleeg altijd de richtlijnen van de motorfabrikant.
Bij de besturing van industriële motoren worden deze termen vaak door elkaar gebruikt. Technisch gezien is de omvormer een onderdeel binnen de VFD dat gelijkstroom weer omzet in wisselstroom. De volledige VFD omvat tevens de gelijkrichter, de gelijkstroombus, het besturingssysteem, de beveiligingsschakelingen en de gebruikersinterface.
De gelijkspanning op de bus is afhankelijk van de ingangsspanning en het ontwerp van de aandrijving. Als algemeen voorbeeld geldt dat een driefasige ingangsspanning van 400 V onder normale omstandigheden vaak een gelijkspanning op de bus oplevert van ongeveer 540 tot 565 V DC.
Veel motoren zijn voorzien van een op de as gemonteerde koelventilator. Bij een laag toerental draait de ventilator ook langzaam, waardoor de koelluchtstroom afneemt. Voor continu bedrijf bij een laag toerental kan een afzonderlijk aangedreven koelventilator of een motor die geschikt is voor gebruik met een frequentieomvormer nodig zijn.
Een VFD is de betere keuze wanneer continue toerentalregeling, energiebesparing of nauwkeurige procesregeling vereist is. Een softstarter is doorgaans de betere keuze wanneer de motor alleen een soepele start en stop nodig heeft, maar op een vast toerental draait.
Conclusie
Een VFD werkt door wisselstroom met een vaste frequentie om te zetten in gelijkstroom en die gelijkstroom vervolgens weer om te zetten in wisselstroom met een variabele frequentie. Dankzij dit proces kan de regelaar het toerental, het koppel, de versnelling, de vertraging en de beveiligingsfuncties van de motor met veel grotere flexibiliteit regelen dan bij een rechtstreekse aansluiting van de motor op het net.
De belangrijkste werkfasen zijn:
- De gelijkrichter zet wisselstroom om in gelijkstroom.
- De gelijkstroombus zorgt voor het afvlakken en opslaan van energie.
- De omvormer maakt gebruik van PWM om een geregelde wisselstroomuitgang te genereren.
- Het regelsysteem past de frequentie en de spanning aan de motor en de belasting aan.
Voor pompen, ventilatoren, transportbanden, compressoren, HVAC-systemen, waterbehandeling, productie en tal van andere toepassingen kan een zorgvuldig gekozen frequentieregelaar de efficiëntie verbeteren, mechanische belasting verminderen en zorgen voor een betere procesregeling.
Houd bij de keuze van een VFD altijd rekening met de motorstroom, de ingangsspanning, het type belasting, de overbelastingscapaciteit, de besturingsmethode, de kabellengte, de omgeving en de communicatie-eisen. Een VFD is niet alleen een snelheidsregelaar; het is een compleet systeem voor motorbesturing en -beveiliging.
Bronvermeldingen en aanvullende literatuur
- IEC 61800-serie: Elektrische aandrijfsystemen met regelbare snelheid
- NEMA MG 1: Motoren en generatoren
- ABB Technische handleiding nr. 4: Handleiding voor frequentieregelaars
- Toepassingsgidsen voor frequentieregelaars van Schneider Electric
- Informatiebronnen van het Amerikaanse Ministerie van Energie over aandrijfsystemen en frequentieregelaars
- Google Search Central: Het maken van nuttige, betrouwbare en gebruikersgerichte inhoud
NL 
EN 
DE 
ES 
FR 
RU 
PT 
IT 
JA 
DA 
PL 
TR