Machine à induction à courant alternatif alimentée par VFD

Source : Ali Bazzi, département de génie électrique, Université du Connecticut, Storrs, CT.

Entraînements à fréquence variable (EFV) sont un type d’entraînement à vitesse réglable, qui sont de plus en équipement standard pour alimenter les moteurs à induction AC la plupart. EFV sont courantes dans les applications industrielles et automatismes et généralement fournissent un contrôle fiable du moteur en vitesse, couple, position ou modes. L’EFV testé et simulant dans ce foyer d’expérience sur la vitesse et de contrôle de boucle ouverte avec une tension constante de taux de fréquence (V/f) contrôle. Le moteur à induction fonctionne généralement à un flux nominale stator, et ce flux est approximativement proportionnel au ratio V/f . Pour maintenir le flux statorique constant, la tension et la fréquence appliquée au redresseur sont maintenus à un taux constant, qui est le rapport U/f . Le VFD utilisé dans cette expérience est un hp 1 lecteur de Yaskawa V1000, mais la procédure s’applique aux lecteurs d’usage général plus commercialement disponible.

EFV comprennent généralement une étape de redresseur pour conversion AC/DC, suivie d’une étape d’onduleur pour inversion de DC/AC. Le variateur et le redresseur peuvent être monophasé pour alimenter les moteurs monophasés ou triphasés pour alimenter des moteurs triphasés. Redresseurs peuvent également avoir une phase de correction facteur de puissance, donc les VFD et le moteur sont vus à un facteur de puissance élevée du côté grille fournissant le redresseur, pour réduire le courant tiré de la grille dans le VFD et le moteur. Les onduleurs sont habituellement commutées avec modulation de largeur d’impulsions (PWM), qui est un modèle de commutation très proche d’une sinusoïde. Avoir PWM tension alimentée par l’onduleur dans le moteur rend les tensions voir moteur assez proche de sinusoïdes, étant donné que la plupart des moteurs sont conçus pour être alimenté par ligne (c'est-à-diredirectement alimenté par la grille). Dans le passage de PWM, le VFD peut ajuster basée sur des entrées utilisateur ou en contrôlant automatiquement la fréquence de la sinusoïde dans le moteur et l’amplitude de la tension. Plupart des EFV utilisent contrôle de boucle ouverte, où le rapport U/f est maintenu constante, lorsque vous utilisez le moteur égale ou inférieure à la tension nominale ; cela maintient le flux du moteur au-delà d’une valeur nominale. Autre plus avancé EFV utilisation « lutte antivectorielle, » qui est un régime de contrôle de boucle fermée qui prévoit le règlement de vitesse ou du couple serré.

1. Assurez-vous que l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé est désactivé.

2. Assurez-vous que le thyristor est à 0 %.

3. effectuez les connexions suivantes à la machine et les bornes VARIAC :

1. Raccordez les bornes de stator de machine à induction à la sortie de route (connecteurs de droite, quand on regarde l’avant du lecteur).
2. Raccordez l’entrée du lecteur (gauche jeu de connecteurs, quand on regarde l’avant du disque) à la sortie VARIAC.
3. Connectez le VARIAC d’entrée à la prise triphasée sur le banc.
4. Avant la mise sous tension, tournez la molette sur le thyristor jusqu'à 75 %. Cela démarre le lecteur à environ 210 V ligne / courbe plus loin dans l’expérience.
5. Allumez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé. L’écran principal sur le mécanisme d’entraînement devrait allumer et afficher « F000 ».

4. Appuyez sur le « Lo-Re » bouton une fois pour mettre le lecteur en mode local - le redlight sur ce bouton doit s’allumer.

1. Le bouton « Lo / Re » permet à l’utilisateur de faire une sélection entre le paramètre de fréquence local (Lo) et la télécommande (Re) réglage de la fréquence.
2. L’utilisateur est capable de changer la fréquence (f), et le lecteur définit automatiquement la tension correspondante (V) pour maintenir un constant ratio V/f .

5. Vérifiez que les paramètres de l’entraînement sont les mêmes que ceux indiqués dans le tableau 1.

6. pour effectuer des mesures de tension, courant et fréquence :

1. Faire défiler le menu et trouver l’écran avec un « 0.0u » après elle - cette option affiche la mesure de la tension au moteur.
2. A partir de là, faites défiler vers le haut une fois à l’écran qui lit « 0.00A » - Ceci affiche la mesure de courant lorsque le variateur est en marche.
3. Le prochain écran vers le haut de qui lit « 0.00 » - il s’agit de la mesure de la fréquence.

7. de définir une fréquence de sortie différents et donc une vitesse moteur différente vitesse et fréquence électrique étant proportionnelles :

1. Revenir à l’écran principal et la recherche de la lettre F.
   1. Modifier la fréquence en appuyant sur entrer puis manipuler la valeur à l’aide de l’up et flèches vers le bas.
   2. Utilisation du > (flèche droite/reset) bouton pour changer entre la colonne de valeurs.
   3. Adopter toutes les modifications en appuyant sur entrer.
   4. Annuler les modifications apportées et continue de fonctionner à la fréquence actuelle en appuyant sur « Esc ».

8. Réglez la fréquence de 10 Hz.

1. Appuyez sur le bouton vert « Run ».
2. Mettez en surbrillance les lectures de tension, courant et fréquence et enregistrer leurs valeurs.
3. Répéter pour les fréquences suivantes : 25, 45, 60 et 70 Hz.
4. Notez qu’une limite de fréquence maximale pourrait a été définie pour empêcher l’utilisateur de dépasser 60 Hz, donc ajuster la limite de fréquence maximale dans le menu « E2 ».

9. Notez que si le lecteur des surcharges ou des défauts : Appuyez sur le bouton rouge « Stop » et appuyez sur le > bouton (flèche droite/remise à zéro).

Tableau 1 : VFD principaux paramètres

EFV fournissent généralement un ratio de tension à fréquence constant pour maintenir le flux statorique dans une machine à induction à proximité d’une constante. Si une machine est évaluée à 60 Hz et 208 V (ligne à ligne, RMS), puis le rapport U/f est 208/60 = 3.467 V/Hz. Par conséquent, lorsque la machine fonctionne à une fréquence plus basse pour réduire sa vitesse, la tension est affaiblie pour maintenir un ratio V/f à une température constante. Par exemple, si la machine est exécutée à 30 Hz, tension devrait être réduite à 104 V. Ou, si la machine fonctionne à une fréquence de 15 Hz, puis la tension devrait être ramenée à 52 V. Aucune conditions de charge, courant chute habituellement comme des chutes de tension, depuis la chute de réactance de la machine avec des fréquences plus basses.

À supérieure à la fréquence nominale, EFV sont généralement programmés pour maintenir la tension nominale ; par conséquent, une constante V/f ne s’applique pas. C’est principalement en raison des tensions nominales de la machine, où des tensions plus élevées que les cotés sont gardées loin de pour éviter de briser l’isolement de la machine ou causant plus de courant à s’écouler dans la machine. Par exemple, si la fréquence pour une machine de 60 Hz est fixée à 70 Hz à l’aide d’un VFD, la tension est maintenue à 208 V au lieu de 242.67 V.

EFV ont une large utilisation dans commerciales, industrielles et automatismes et ils parviennent à économiser des quantités importantes d’énergie, car ils régler le point de fonctionnement d’un moteur d’attirer autant d’énergie que nécessaire sous un fonctionnement à vitesse variable. Onduleurs utilisés dans les mécanismes d’entraînement sont également fréquents dans de nombreuses applications de commande de moteur, y compris les systèmes de transport avec des véhicules plus électriques, dans les applications de chauffage, ventilation et conditionnement d’air et bien d’autres.