AC 드라이브 설명: VFD 작동 방식, 이점, 선택 및 적용

모터 제어 패널을 업그레이드하는 경우 AC 드라이브는 모터가 소비하는 에너지의 양과 이를 얼마나 정확하게 제어할 수 있는지를 결정합니다. 팬 및 펌프 부하에 대한 많은 개조에서 하나를 설치하면 전력 사용이 20-40% 절감됩니다. 그러나 드라이브는 모터, 부하 및 설치 환경과 일치하는 경우에만 이러한 절감 효과를 제공합니다. 이 가이드에서는 AC 드라이브가 무엇인지, 어떻게 선택하는지, 그리고 간과하기 쉬운 설치 세부 사항을 설명합니다.

AC 드라이브란?

AC 드라이브는 교류 모터에 공급되는 주파수와 전압을 변화시켜 교류 모터의 속도와 토크를 제어하는 전자 장치입니다. 가변 주파수 드라이브(VFD)라고도 하며, 일부 산업에서는 간단히 인버터라고도 합니다.

드라이브는 그리드 또는 플랜트 배전 시스템으로부터 고정 AC 공급을 받아 이를 제어된 출력으로 변환합니다. 내부의 주요 구성 요소는 정류기, DC 버스, 인버터 스테이지 및 제어 보드입니다. 운영자 인터페이스를 사용하면 속도, 가속도 및 보호 매개변수를 설정할 수 있습니다.

AC 드라이브 작동 방식

유도 전동기 속도는 공급 전압의 주파수에 비례합니다. 동기 속도는 주파수의 120배를 극 수로 나누어 계산됩니다. 드라이브가 출력 주파수를 감소시키면 모터 속도가 느려집니다.

전압과 주파수는 함께 변해야 합니다. 전압 대 주파수 비율을 일정하게 유지하면 모터의 자속이 유지됩니다. 저속에서 드라이브는 충분한 시동 토크를 생성하기 위해 전압 부스트를 추가합니다.

두 가지 주요 제어 플랫폼

V/f 제어는 개방 루프 방식입니다. 이는 미리 결정된 곡선에 따라 전압과 주파수를 설정하며 간단하고 견고하며 대부분의 팬, 펌프 및 압축기 응용 분야에 적합합니다. 벡터 제어는 엔코더와 함께 폐쇄 루프 알고리즘을 사용하여 훨씬 더 높은 정확도로 토크와 속도를 조절합니다. 하중이 빠르게 변하는 크레인, 엘리베이터, 압출기, 공작기계에 사용됩니다.

AC 드라이브를 사용하는 이유

을 사용하는 가장 큰 이유 AC 드라이브 가변 속도 부하에 대한 에너지 절약입니다. 원심 팬과 펌프는 친화력 법칙을 따릅니다. 즉, 속도의 세제곱에 따라 전력이 변경됩니다. 속도를 100%에서 80%로 줄이면 전원 입력이 원래 값의 약 51%로 변경됩니다. 70% 속도로 작동하는 90kW 팬은 최고 속도에서 필요한 전력의 약 1/3을 소비하며, 댐퍼 제어와 비교하여 절감 효과는 일반적으로 40~60% 범위입니다.

드라이브는 비용 절감 외에도 프로세스 일관성을 향상시킵니다. 혼합기, 압출기 및 섬유 기계는 제품 품질을 반복 가능하게 유지하기 위해 안정적인 속도에 의존합니다. 압출에서는 작은 속도 변화로 인해 선 두께 차이가 발생하여 결국 폐기물이 됩니다. 제어된 가속 기능은 벨트, 기어박스 및 커플링의 기계적 응력을 줄여 유지 관리 비용을 낮추고 장비 수명을 늘립니다.

직입기동은 정격 모터 전류의 6~8배를 소모합니다. 드라이브는 돌입 전류를 정격 전류의 1.5~2배로 제한하여 플랜트 라인의 전압 강하와 기어, 벨트 및 샤프트에 대한 기계적 충격을 줄입니다.

유형 및 용도

AC 드라이브는 일반적으로 출력 전압별로 그룹화됩니다. 저전압 드라이브는 200~690V를 포괄하며 수백 와트에서 약 500kW까지의 모터에 사용됩니다. 중전압 드라이브는 2.3~11kV를 포괄하고 메가와트 범위의 고전력 모터를 제공합니다.

일반적인 산업 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 수처리, HVAC 및 보일러 시스템의 원심 펌프 및 팬
• 압력 변화가 큰 공장의 공기 압축기
• 화학 및 식품 가공 분야의 믹서, 원심분리기 및 교반기
• 원활한 속도 변화가 필요한 엘리베이터, 갠트리 크레인, 호이스트
• CNC 공작기계, 수직선반, 회전절단기
• 고무 및 플라스틱 산업의 압출기 및 정제기

Raynen Technology는 또한 공기 압축기 에너지 절약형 개조 장치, 보일러 팬 시스템, 하수 처리 통기 송풍기, 정압 급수 장치, 스크류 압출기와 같은 특정 기계를 위한 응용 솔루션도 발표합니다. 이러한 기계 설계에 맞게 동일한 드라이브 플랫폼을 구성할 수 있습니다.

AC 드라이브를 선택하는 방법

카탈로그가 아닌 모터 명판에서 시작하십시오. 드라이브 정격은 모터 전력보다는 모터 전류를 기준으로 해야 합니다. 팬이나 펌프와 같은 가변 토크 부하의 경우 드라이브의 크기가 모터의 크기와 동일한 경우가 많습니다. 일정한 토크 부하의 경우 모터 정격보다 한두 개의 드라이브 크기만큼 여유를 두십시오.

가장 먼저 식별해야 할 것은 부하 토크 특성입니다. 가변 토크 부하에는 속도의 제곱에 비례하여 증가하는 토크가 있습니다. 일정한 토크 부하는 속도 범위 전체에 걸쳐 동일한 토크를 제공하며, 일정한 전력 부하는 속도가 증가함에 따라 토크를 감소시킵니다.

다른 요인으로는 주변 온도, 고도 및 인클로저 유형이 있습니다. 대부분의 드라이브는 섭씨 40도 이상, 고도 1000m 이상에서는 성능이 저하됩니다. 모터 케이블이 50m보다 길면 반사된 전압 스파이크로부터 모터 권선을 보호하기 위한 출력 리액터에 대해 문의하십시오.

PLC 또는 SCADA에서 드라이브를 모니터링해야 하는 경우 어떤 통신 인터페이스를 사용할 수 있는지 확인하십시오. 먼지가 많거나 습하거나 화학적으로 공격적인 환경에서는 더 높은 침투 보호 등급이나 적절한 인클로저가 필요합니다.

설치 및 조달 고려 사항

고조파 왜곡은 여러 드라이브가 동일한 변압기에서 전력을 공급할 때 흔히 발생하는 문제입니다. 라인 리액터 또는 DC 초크를 추가하면 전류 왜곡이 줄어들고 일반적으로 로컬 전력 품질 제한을 충족하는 저렴한 방법입니다.

제동: 부하를 낮추는 크레인이나 무거운 짐을 싣고 정지하는 컨베이어와 같이 부하가 모터를 정밀 검사할 수 있는 경우에는 동적 제동 저항기나 회생 장치가 필요합니다.

문서화와 애프터 서비스 지원을 잊지 마세요. 기술자가 사용하는 언어로 된 사용자 설명서, 전기 도면, 설치 소프트웨어를 요청하세요. Raynen Technology는 이러한 자료를 다운로드 센터 . 드라이브 공급업체가 이러한 항목을 미리 제공하지 않으면 나중에 시운전 시간이 길어지고 수리 비용이 높아질 위험이 있습니다. 특정 모터 및 부하의 경우 기술 지원 페이지는 주문하기 전에 드라이브 크기와 호환성을 확인할 수 있는 올바른 장소입니다.

산업용 AC 애플리케이션을 위한 Raynen 드라이브

raynendrive.com의 산업 자동화 브랜드인 Raynen Technology는 소프트 스타터, 서보 시스템, PLC 및 인간-기계 인터페이스와 함께 AC 드라이브를 설계 및 제조합니다. 이 회사는 2007년에 설립되었으며 상하이 증권거래소에 상장되어 있습니다. 제품 포트폴리오는 전체 기계의 제어, 구동 및 실행 계층을 포괄하도록 고안되었습니다.

표준 저전압 ​​팬, 펌프 및 직물 애플리케이션의 경우 RVE21 스마트 드라이브는 간단한 매개변수 설정으로 컴팩트하고 사용하기 쉬운 솔루션을 제공합니다. 프로세스에 정확한 속도 및 토크 제어가 필요한 경우 RVE32 벡터 드라이브는 크레인, 엘리베이터, 믹서 및 공작 기계에 폐쇄 루프 성능을 제공합니다. 물 공급 및 석유화학 서비스 분야의 고전력 모터의 경우 RVE1000 시리즈는 최대 11kV의 중전압 공급을 처리합니다.

회사 카탈로그에는 저전압 및 중전압 소프트 스타터, PLC, HMI, 서보 모터 및 서보 드라이브도 포함되어 있습니다. 이 폭은 두 가지 이유로 중요합니다. 첫째, 하나의 공급업체로부터 일관된 엔지니어링 지원을 받을 수 있습니다. 둘째, 드라이브는 PLC와 HMI를 포함하는 완전한 제어 시스템과 통합될 수 있어 시운전 속도가 빨라집니다.

55~200kW 모터용 RVE21 스마트 저전압 AC 드라이브 RVE21 시리즈는 넓은 전압 범위와 최대 200%의 과부하 성능을 제공하며 나란히 설치하기 위한 탈착식 실드를 갖추고 있습니다. 독립적인 기도 설계로 안정적인 냉각이 보장되므로 PLC 및 HMI 시스템과 통합하기 위한 비용 효율적인 선택이 됩니다. 제품보기 →

최대 800kW의 고전력 애플리케이션을 위한 RVE32 벡터 AC 드라이브 RVE32 시리즈는 센서리스 벡터 제어 및 자동 루프 매개변수 적응 기능을 갖추고 있어 디버깅이 필요하지 않습니다. Modbus 표준을 갖춘 플라스틱 또는 철 쉘로 제공되며 이중 라인 디스플레이를 갖춘 250~800kW의 고전력 요구 사항에 적합합니다. 제품보기 →

직접 고전압 모터 제어를 위한 RVE1000 중전압 AC 드라이브 RVE1000 시리즈는 전압 중첩 및 ARM/DSP 제어를 위해 다단계 H 브리지 캐스케이딩을 사용하므로 필터 없이 고전압 모터를 직접 구동할 수 있습니다. 벨트 컨베이어 마스터-슬레이브 제어용으로 설계된 이 제품은 화학, 리프팅, 공기 압축기 및 철강 산업에 사용됩니다. 제품보기 →

올바른 AC 드라이브는 에너지를 절약하고 공정 안정성을 향상시키며 모터와 다운스트림 장비를 보호합니다. 모터 명판에서 선택하고 부하 유형을 확인하고 환경 및 통신 요구 사항을 확인하십시오. 특정 응용 분야가 있는 경우 주문하기 전에 Raynen의 기술 지원 팀을 통해 크기 및 전체 설명서 세트를 확인하십시오.