Aandrijfpomp met variabele frequentie

De voordelen van VFD's zijn talrijk. Het meest opvallend is dat een aandrijving met variabele frequentie het energieverbruik en de slijtage van uw pompmotor vermindert. Zonder de VFD zal de pomp met een vast toerental werken, wat betekent dat hij aan of uit staat. Er is geen variabele snelheid.

Pompen met een vast toerental verbruiken veel elektriciteit als de vraag naar de pomp niet op zijn hoogtepunt is. Met andere woorden: zonder VFD gebruikt uw pomp altijd de maximale hoeveelheid energie. Deze pompmotoren vergen ook veel misbruik. De vereiste hoge startstroom kan zes tot zeven keer de stroomsterkte bij volledige belasting van de motor bedragen. Dit is niet alleen duur, maar zorgt ook voor ernstige belasting van uw pomp en van uw stroomregelsysteem in het algemeen.

Wanneer pompen defect raken, kan dit meer kosten dan stilstand. Gemeenten zijn zich pijnlijk bewust van de kosten van uitval van pompen en niveauregelingen. Wanneer pompstations niet meer werken, resulteert dit meestal in een overstroming van afvalwater of regenwater. Beide brengen overstromingsomstandigheden, materiële schade, enorme EPA-boetes en gezondheids- en veiligheidsrisico's voor het grote publiek met zich mee.

Eventuele lekkages of overlopen resulteren in schade aan het milieu, potentiële bederf van land en waterbronnen, en het hoge risico op brand en explosies.

Pompen zo efficiënt mogelijk draaiende houden is een topprioriteit. Het regelen van de snelheid van de pompmotor met een VFD is de beste aanpak voor een langere levensduur van de pomp en kostenreductie. Om een ​​VFD succesvol te kunnen gebruiken, heeft u uiteraard een goede continue niveausensor of druktransmitter nodig.

Wisselstroommotoren werken op basis van het principe dat de synchrone snelheid wordt bepaald door de frequentie van de voeding en het aantal polen in de statorwikkeling van de motor. Tabel 1 illustreert hoe de synchrone snelheid een functie is van de motorpolen en de inkomende lijnfrequentie (50 Hz of 60 Hz).

Inductiemotoren draaien met een snelheid die iets lager is dan synchroon. Een vierpolige motor (1.800 tpm synchroon) draait bijvoorbeeld doorgaans rond de 1780 tpm bij volledige belasting. Het verschil tussen de synchrone snelheid en de werkelijke snelheid staat bekend als slip. Slip is inherent aan inductiemotoren en moet aanwezig zijn voordat ze koppel kunnen ontwikkelen. De hoeveelheid slip (doorgaans 1-3%) varieert per motorvermogen en ontwerp.

De snelheid bij volledige belasting van een motor wordt doorgaans aangegeven op het typeplaatje. Het is belangrijk op te merken dat wanneer een motor werkt via een VFD, de motorprestaties enigszins worden beïnvloed in vergelijking met normaal lijnvermogen. Naast temperatuurstijging en toenemende efficiëntie kan ook de slip worden beïnvloed. Daarom wordt aanbevolen om de motorgegevensbladen te raadplegen die prestatiegegevens bevatten voor VFD-werking en om bij problemen de fabrikant te raadplegen.

Wanneer een VFD een motor start, past deze in eerste instantie een lage frequentie toe (2 Hz of minder), wat resulteert in een lage spanning op de motor. De VFD verhoogt vervolgens de gewenste uitgangsfrequentie op een gecontroleerde en geleidelijke manier, vergeleken met starten over de hele lijn. De toegepaste motorspanning neemt toe op basis van de V/Hz-verhoudingskarakteristieken (volt tot hertz) die zijn ingesteld in de VFD. De V/Hz-karakteristieken moeten overeenkomen met de vereisten voor koppelbelasting. Een te hoge spanning op een bepaalde frequentie verspilt energie en kan oververhitting veroorzaken; een te lage verhouding kan onvoldoende koppel genereren.

Het starten bij een lage frequentie en spanning en het opvoeren naar de ingestelde V/Hz regelt de versnellingen en voorkomt de hoge inschakelstroom die anders optreedt bij het starten van een motor met over-de-lijnvermogen door een schakelaar of contactor in te schakelen. Met deze startmethode kan een motor een nominaal koppel ontwikkelen zonder een inschakelstroom van 500 tot 600% van de nominale stroom te verbruiken. Over het algemeen bedraagt ​​de piekstroomvraag van de VFD bij het starten van een motor 150% van de stroom bij volledige belasting.

Het is belangrijk om rekening te houden met het beschikbare koppel om de belasting te starten. laten zien dat de rotodynamische pompen een lager koppel hebben bij lagere snelheid, terwijl verdringerpompen het volledige koppel kunnen hebben bij lagere snelheid. Hierdoor zijn rotodynamische pompen gemakkelijker te starten met een VFD dan verdringerpompen. Met dit snelheidskoppelprofiel moet rekening worden gehouden bij het selecteren en instellen van de VFD. Bovendien moeten de opstartprocedures van het systeem worden gevolgd bij het starten van verdringerpompen, zoals het omzeilen van de stroom (druk verlagen) totdat de motor op snelheid is gekomen.

De stopvolgorde voor een VFD is het tegenovergestelde van de startvolgorde. De V/Hz die op de motor wordt toegepast, wordt met een gecontroleerde snelheid afgebouwd. Naarmate de frequentie nul nadert, wordt de VFD-uitgang elektronisch uitgeschakeld en wordt de motor niet langer aangedreven door de VFD. Als de hellingen te snel worden ingesteld, kan de motor regeneratieve energie produceren die de DC-busspanning kan verhogen en mogelijk de frequentieregelaar kan beschadigen.

Naast de lagere inschakelstroom verminderde de gecontroleerde acceleratie bij het starten en stoppen van de motor de mechanische spanningen en beperkt de transiënten in het hydraulische systeem. De verminderde mechanische spanningen kunnen de levensduur van koppel- en belastingdragende componenten verlengen. De vermindering van hydraulische transiënten egaliseert drukpieken die anders de leidingen zouden kunnen scheuren.