Wat is een variabele frequentieaandrijving (VFD)? Hoe het werkt, typen en hoe u de juiste kiest

Een frequentieregelaar (VFD) is een motorcontroller die de frequentie en spanning varieert die aan een AC-inductiemotor worden geleverd, zodat de motor draait op de snelheid en het koppel die uw proces nodig heeft in plaats van op één vaste snelheid. Het wordt ook wel een frequentieregelaar, frequentieregelaar, frequentieregelaar of frequentieregelaar genoemd.

De meeste gidsen stoppen bij de theorie. Deze gaat verder in op wat kopers eigenlijk fout hebben: maatvoering, regionale spannings- en frequentiecompatibiliteit en modelnummerdecodering voor de zes merken die we op voorraad hebben. Als u uw aandrijvingsfamilie al kent en Siemens-gegevens nodig heeft, lees dan onzeSINAMICS G120 complete gidsin plaats van.

Wat een frequentieregelaar eigenlijk doet

Het motortoerental wordt ingesteld op basis van de voedingsfrequentie, niet op basis van de spanning:

n = 120 × f / p, waarbij n de synchrone snelheid in RPM is, f de frequentie in Hz is en p het aantal polen is.

De werkelijke snelheid bij vollast ligt 2% tot 5% lager vanwege slip. De tabel legt ook uit waarom een ​​50 Hz-motor op het typeplaatje ongeveer 20% sneller draait op een 60 Hz-net.

Naast snelheid biedt een VFD u zes bedieningselementen:

1. Snelheidsinstelpunt,zodat de output overeenkomt met de vraag in plaats van een klep of demper te smoren.
2. Opritten,zodat de flessen rechtop op de transportband blijven staan ​​en de banden niet meer wegglijden.
3. Koppelcontrole,koppel vasthouden door lastschommelingen in plaats van struikelen.
4. Zachte start,de inschakelstroom wordt teruggebracht tot ruwweg de nominale stroom, wat de levensduur van de schakelaar en versnellingsbak verlengt.
5. Remmen en achteruit,gecontroleerd stoppen zonder mechanische rem.
6. Motorbeveiliging:overstroom, overspanning, onderspanning, overtemperatuur, faseverlies en aardfout in één unit.

Een VFD is geen softstarter, die alleen de starthelling beheert, geen servoaandrijving, die de positie regelt, en geen faseomzetter, die het aantal fasen verandert, maar niet de snelheid. Als uw enige klacht een hoge startstroom is, heeft u mogelijk helemaal geen VFD nodig.

Hoe werkt een VFD? Drie fasen binnen elke schijf

Fase 1: de gelijkrichter.Een diodebrug met zes pulsen verandert binnenkomende wisselstroom in pulserende gelijkstroom.Selectie implicatie:zes puls front-ends genereren 5e en 7e harmonischen, dus waar de aandrijfcapaciteit een groot deel van de transformatorcapaciteit is, kunt u een lijnreactor, een 12-pulseenheid of een actief front-end plannen.

Fase 2: de DC-bus.Condensatoren en een smoorspoel maken de energie glad en slaan deze op, en een ingang van 400 V levert ongeveer 565 V DC op.Selectie implicatie:die vaste verhouding is de reden waarom schijven in spanningsklassen worden verkocht en waarom een ​​400 V-unit nooit vanaf 480 V mag worden gevoed. De bus blijft na het uitschakelen opgeladen, dus niemand opent de klep gedurende 5 tot 10 minuten.

Fase 3: de omvormer.IGBT's schakelen de DC-bus duizenden keren per seconde, en pulsbreedtemodulatie vormt die pulsen om in stroom die zich gedraagt ​​als een sinusgolf op elke opgedragen frequentie. De spanning stijgt met de frequentie om de V/Hz-verhouding constant te houden. Daarom verlaagt de frequentieregelaar de spanning bij lage snelheid om het koppel te beschermen.Selectie implicatie:Het verhogen van de draagfrequentie vermindert het motorgeluid, maar vergroot de aandrijfverliezen (waardoor vaak derating wordt geforceerd) en verergert de dV/dt-spanning op kabels en lagers.

Wat veranderde er in 2026:siliciumcarbide-apparaten in compacte frames, ingebouwde EMC-filters, standaard industrieel Ethernet (PROFINET, EtherCAT en EtherNet/IP) en functionele STO-veiligheid op de meeste nieuwe series.

VFD-typen en besturingsmethoden

Per topologie zijn spanningsbronomvormers (VSI) wat u in 95% van de gevallen zult kopen. Stroombronomvormers (CSI) verschijnen in specifieke installaties met hoog vermogen en zijn zeldzaam op de markt voor reserveonderdelen. Directe koppelregeling (DTC) is een leverancierspecifieke implementatie met een zeer snelle koppelrespons. Als koper kies je zelden voor topologie; u kiest de controlemethode.

De beoordelingsregel: als uw lading niet hijst, wikkelt of positioneert, dekt sensorloze vector ongeveer 90% van de gevallen. Eén schijf ondersteunt doorgaans meerdere modi, dus deze tabel bepaalt welke serie u koopt. Alles hieronder heeft betrekking op laagspanningsaandrijvingen (onder 1000 V), waarbij vrijwel alle aanschaf van reserveonderdelen plaatsvindt.

Heeft u eigenlijk een VFD nodig?

Vier vragen voordat je iets koopt: heeft het proces verschillende snelheden nodig tijdens het draaien (zo niet, dan is een VFD het verkeerde gereedschap), heeft het een nauwkeurige positionering nodig (zo ja, kijk dan naar servoaandrijvingen), is het enige probleem een ​​hoge startstroom (een softstarter is goedkoper), en is de belasting variabel of constant koppel (dit bepaalt de beoordeling).

Wanneer een VFD het verkeerde antwoord is:een motor op volle belasting en het hele jaar door met een constant toerental (de terugverdientijd kan de levensduur van de apparatuur overschrijden), zeer frequente start- en stopcycli, lange kabeltrajecten zonder ruimte voor filtering, gevaarlijke gebieden waar extra certificering zwaarder weegt dan het voordeel, en zelfgekoelde motoren die onder de halve snelheid draaien. Als u in een van deze gevallen terechtkomt, vertel ons dan wat u moet doen voordat u bestelt, omdat we u dan kunnen vertellen de schijf niet te kopen.

Spanning, frequentie en regionale compatibiliteit

50 Hz versus 60 Hz: wat verandert en wat niet

Scheid de aandrijving van de motor.

Invoerzijde:de meeste schijven accepteren 50 of 60 Hz, dus dit is zelden het probleem.Uitgangszijde:de drive synthetiseert zijn eigen uitgangsfrequentie, zodat uw elektriciteitsnet deze niet beperkt.Motorzijde:dit is waar dingen kapot gaan. Een 50 Hz-motor die op 60 Hz draait, draait 20% sneller, en als de spanning niet mee stijgt, verzwakt de flux en daalt het koppel. Een 60 Hz-motor die een spanning van 60 Hz bij 50 Hz krijgt, raakt verzadigd en raakt oververhit. Om deze reden bestaan ​​er motoren met twee typeplaatjes (400 V/50 Hz en 460 V/60 Hz). Bij centrifugaalpompen en ventilatoren betekent 20% meer toerental ook grofweg 1,7 keer het asvermogen, genoeg om een ​​gezonde motor te overbelasten.

Globale spanningsklassen

Er volgen drie regels. De 380 tot 480 V-klasse bestrijkt de meeste exportmarkten. Voed nooit een 400 V-eenheid vanuit een 480 V-net, omdat de cijfers er dichtbij lijken. Als de netspanning zakt of fluctueert, wat gebruikelijk is in delen van Zuid-Azië, Afrika en het Midden-Oosten, controleer dan de uitschakeldrempel voor onderspanning voordat u bestelt.

Met een enkelfasige voeding heeft u drie routes: een speciaal enkelfasig ingangsmodel (meestal 2,2 kW en lager), een driefasig model dat enkelfasig wordt gevoed met aanzienlijke vermindering (raadpleeg de handleiding van dat model, geen algemeen percentage), of een faseomvormer als u geen snelheidsregeling nodig heeft.

Certificering per markt

De EU Ecodesign-verordening 2019/1781 duwt de motorzijde ook richting IE3 en hoger, wat invloed heeft op wat u naast de schijf importeert. Documenten zijn belangrijker dan claims, dus vraag ze aan bij elke leverancier, ook bij ons. Zie onzeover ons pagina.

Een VFD op maat maken en selecteren: een werkblad in zeven stappen

Stap 1: Identificeer het belastingstype.Variabel koppel omvat centrifugaalpompen, ventilatoren en blowers, waarbij de affiniteitswetten van toepassing zijn: 50% snelheid geeft 50% stroom, 25% opvoerhoogte en ongeveer 12,5% asvermogen. Constant koppel omvat transportbanden, extruders, verdringerpompen en compressoren; constant vermogen omvat wikkelaars en spindels. Een aandrijving die is gedimensioneerd op variabele koppelwaarden, zal uitschakelen bij overstroom en een constante koppelbelasting starten.

Stap 2: Grootte per vollaststroom van de motor, niet kW of pk.Twee motoren met een identiek nominaal vermogen kunnen bij volledige belasting 10% tot 20% verschillen, afhankelijk van de polen, de efficiëntieklasse en de spanning. Kopieer zes velden op het typeplaatje: nominale spanning, nominale frequentie, stroom bij volledige belasting, nominaal vermogen, polen of nominaal toerental, en aansluiting. De -nominale uitgangsstroom van de omvormer moet gelijk zijn aan of groter zijn dan de FLA van de motor.

Stap 3: Controleer de overbelastingswaarde en -duur.Typische cijfers zijn 110%/60 s (variabel koppel) en 150%/60 s (constant koppel). Extruders, geladen transportbanden en verdringerpompen hebben vaak een frame groter nodig. Vraag altijd naar welke waarde een genoemde stroom verwijst, omdat hetzelfde model met twee stroomcijfers in verschillende documenten voorkomt.

Stap 4: Pas derating toe.Boven de 40 graden omgevingstemperatuur kunt u ruwweg 1% tot 2% stroomvermindering per graad verwachten, en boven 1000 m hoogte ongeveer 1% per 100 m. Een hogere draaggolffrequentie vermindert verder, en exacte hellingen komen voort uit de deratingcurve van dat model. Opmerking ter plaatse: De paneeltemperatuur ligt gewoonlijk 10 tot 15 graden boven de werkplaatstemperatuur.

Stap 5: Kies de behuizingsclassificatie.IP20 of IP21 in een kast (ruwweg NEMA 1) en IP54 of IP66 voor veldmontage (ruwweg NEMA 12 en 4X), waarbij we er rekening mee moeten houden dat afgedichte behuizingen de warmte slecht afvoeren en vaak verdere reductie nodig hebben.

Stap 6: Bevestig de compatibiliteit van motor en kabel.Bestaande motoren uit de 400 V-klasse met korte kabels werken doorgaans prima. Bij 480 V-klasse of bij lange kabels neemt de isolatiespanning sterk toe en zijn NEMA MG1 Part 31 inverter-duty-motoren veiliger. Ongeveer 30 m kabel is de drempel voor het evalueren van uitgangsfiltering.

Stap 7: Match communicatie en veiligheid.Siemens wijst op PROFINET, Rockwell op EtherNet/IP, Beckhoff en Omron op EtherCAT, en oudere systemen op Modbus RTU. Bestelnummers binnen één serie verschillen hier, dus controleer en bevestig STO of er een veiligheidscircuit aanwezig is. OnsPLC, HMI, EnPLC-modulepagina's bedekken de bedieningszijde.

Uitgewerkt voorbeeld: 15 kW centrifugaalpomp bij 400 V / 50 Hz

Aannames: 15 kW, 4-polig, 400 V / 50 Hz, typeplaatje FLA 29,5 A, kast gemonteerd op 45 graden, hoogte 800 m, Modbus RTU vereist.

De belasting heeft een variabel koppel, dus een overbelasting van 110%/60 s is voldoende en de vereiste stroom begint bij 29,5 A. Als u 5 graden boven de 40 graden draait, ontstaat er ongeveer 5% tot 10% derating, wat de vereiste op ongeveer 32 tot 33 A brengt; 800 m hoogte behoeft geen correctie. De 400 V-klasse en korte kabel maken de bestaande motor acceptabel.

Specificaties: 380 tot 480 V-klasse, 33 A of meer nominaal vermogen, variabel koppel, IP20, Modbus RTU. Kandidaten zijn onder meer Siemens SINAMICS G120 PM240-2 18.5 kW, ABB ACS580-01 18.5 kW en Mitsubishi FR-A800 18.5 kW. Alle drie gaan ze één vermogensgrootte omhoog, wat normaal is zodra derating wordt toegepast.

Stuur ons die zes naambordvelden plus omgevingstemperatuur en wij sturen u binnen één werkdag een modelnummer en voorraadstatus terug.

Vraag een offerte aan

Een VFD-modelnummer lezen

Serienamen kunnen niet worden besteld. Eén Siemens G120-familie bevat honderden bestelnummers met verschillende spanningen, nominale waarden, filters en interfaces, dus alleen een serienaam vertelt uw leverancier vrijwel niets.

• Siemens6SL3210-1PE23-8UL0:6SL3 is SINAMICS, 210 het type vermogensmodule, PE de frame- en filtervariant, 23-8 de classificatie. Trap: voedingsunit en besturingsunit worden apart besteld, dit is dus geen complete aandrijving.
• ABB ACS580-01-033A-4:serie, constructietype (01=wandmontage), 33 A uitgang, spanningscode 4=380 tot 480 V. Trap: stroom, niet vermogen, definieert het model.
• Mitsubishi FR-A840-00126-2-60:familie, spanningsklasse 840=400 V, daarna een stroomcode. Valstrik: oudere FR-series gebruikten K voor kW, dus FR-E740-7.5K is 7,5 kW, andere logica van dezelfde fabrikant.
• Omron3G3MX2-A4022-V1:serie, A4=driefasig 400 V, 022=2.2 kW, V1 de versie. Trap: het versieachtervoegsel bepaalt de beschikbare functies.
• Schneider ATV630D18N4:ATV630-serie, D18=18.5 kW, N4=380 tot 480 V. Trap: stroom- en spanningscodes liggen naast elkaar en worden getransponeerd.
• Allen-Bradley 25B-D030N104:25B=PowerFlex 525, D=480 V, 030=30 A. Val: de cijfers van het frame en de behuizing bepalen of deze in uw uitsparing past.

De twee velden die er het vaakst voor zorgen dat een geleverd apparaat niet past, zijn spanningsklasse en frame- of behuizingscode, dus controleer deze twee keer. Onsmodel bibliotheekgeeft een overzicht van de aantallen die wij op voorraad hebben.

Echte nadelen en hoe u ze kunt oplossen

Harmonischen.Zes pulsgelijkrichters vervormen de voedingsstroom. Zodra de totale schijfcapaciteit ongeveer 20% van de transformatorcapaciteit overschrijdt, controleert u de IEEE 519-limieten en voegt u lijnreactoren, DC-smoorspoelen of een actieve front-end toe.

dV/dt en gereflecteerde golf.Boven ongeveer 30 m motorkabel beschadigt een spanningsverdubbeling op de motorklemmen de isolatie van de wikkelingen, en 480 V-systemen zijn gevoeliger dan 400 V. Installeer een dU/dt-filter, een uitgangsreactor of een sinusgolffilter.

Lagerstromen.Grotere frames, lange kabels en een hoge draaggolffrequentie verhogen de asspanning en veroorzaken ribbels. Een aardingsring voor de as is de goedkope oplossing; geïsoleerde lagers kosten meer.

Motorkoeling op lage snelheid.Een zelfgekoelde motor die continu onder een snelheid van ongeveer 50% draait, verliest luchtstroom terwijl hij nog steeds stroom voert. Zorg voor geforceerde ventilatie, gebruik een inverter-bedrijfsmotor of stel een minimumfrequentie in.

Paneelwarmte en condensatorveroudering.De schijfverliezen bedragen ongeveer 2% tot 3% van het nominale vermogen, dus een schijf van 30 kW voegt 600 tot 900 W toe aan de kast. Elektrolytische condensatoren zijn onderdelen die aan slijtage onderhevig zijn en reserveonderdelen die langer dan een jaar worden bewaard, moeten periodiek worden ingeschakeld om ze te hervormen.

Terugverdientijd.De jaarlijkse besparing is gelijk aan de bespaarde kWh vermenigvuldigd met de energieprijs, afgezet tegen de aandrijf-, installatie- en filterkosten. Een pomp met variabel koppel die het grootste deel van het jaar in deellast draait, is doorgaans binnen één tot drie jaar terugverdiend. Een motor die op volle belasting en met constant toerental draait, betaalt zich mogelijk nooit binnen zijn levensduur terug.

Waar VFD's worden gebruikt

Een VFD kopen: originele, gereviseerde en verouderde series

Zes controles voordat u betaalt: de gegevens op het naamplaatje komen overeen met de doos en de paklijst; het serienummer kan worden geverifieerd bij de fabrikant; firmware en datumcode komen overeen met de geclaimde batch; garantiehouder en duur zijn schriftelijk vastgelegd; verpakking en accessoires zijn compleet; en er wordt een opstarttestrapport of video verstrekt.

Risico-allocatie is belangrijker dan labels. Met nieuwe originele voorraad dragen fabrikant en distributeur garantie en batchrisico. Bij gereviseerde apparaten wordt dit door de reseller verzorgd en zijn de kosten voor downtime voor uw rekening. Bij goederen op de grijze markt draagt ​​niemand het. Deze checklist is van toepassing op elke leverancier, inclusief CHENTUO.

Verouderde vervangingen:MICROMASTER 440 is gekoppeld aan SINAMICS G120 of G120C, ACS550 tot ACS580, FR-E700 tot FR-E800, ATV31 tot ATV320, PowerFlex 40 tot PowerFlex 525. Dit zijn overeenkomsten op serieniveau, dus bevestig het exacte model aan de hand van de huidige classificatie en opties, en controleer de montageafmetingen, parametermigratie en communicatiekaarten. Sommige stopgezette modellen zijn nog steeds verkrijgbaar als originele voorraad, dus vervanging is niet de enige route.

Fabrieksproductietijden duren vaak 8 tot 16 weken, terwijl voorraadeenheden onmiddellijk worden verzonden, wat een projectrisico is en geen logistiek detail. Bewaar een 1:1 reserve voor kritische apparatuur op één punt; voor meerdere motoren in dezelfde spannings- en vermogensband is één gedeelde reserve voldoende. Wij verzenden gloednieuwe, originele producten uit voorraad binnen 48 uur van deur tot deur, met een jaar naverkoopondersteuning en een retourtermijn van 30 dagen.

Veelgestelde vragen

 

 

Is een VFD hetzelfde als een omvormer of een frequentieomvormer?

Bij dagelijks industrieel gebruik wel. Eén echt verschil: frequentieomvormer betekent soms een eenheid met vaste uitgang die 50 Hz naar 60 Hz stroom omzet voor de voeding van apparatuur, waarbij de motorsnelheid niet verandert. Bevestig welke betekenis uw leverancier gebruikt.

Kan een VFD een 50 Hz-motor laten draaien op 60 Hz-vermogen, of omgekeerd?

Ja, omdat de frequentieregelaar zijn eigen uitgangsfrequentie genereert en beide ingangen accepteert. De limiet ligt bij de motor, niet bij de aandrijving: boven de nominale frequentie daalt het koppel, en bij pompen en ventilatoren stijgt het belastingsvermogen sterk.

Kan een VFD eenfasig vermogen omzetten in driefasig?

Ja, hij kan een driefasige motor aandrijven via een enkelfasige ingang, meestal met derating, tenzij u een speciaal enkelfasig model koopt. De uitgang ervan is geen driefasige voeding voor algemeen gebruik.

Hoe ver mag de motor van de VFD verwijderd zijn?

Ongeveer 30 m (100 ft) afgeschermde motorkabel is de gebruikelijke drempel. Daarnaast belasten gereflecteerde golfeffecten de motorisolatie, dus specificeer een uitgangsreactor of dU/dt-filter.. 480 V-systemen bereiken die limiet eerder dan 400 V-systemen.

Welke VFD-spanningsklasse heb ik nodig voor 380 V-, 415 V- of 440 V-stroom?

Ze vallen alle drie in de driefasige klasse van 380 tot 480 V, de meest verkochte exportklasse. Bevestig de ingangstolerantie van het model en de uitschakeldrempel voor onderspanning als uw elektriciteitsnet fluctueert.

Wat vervangt een uit productie genomen MICROMASTER 440 of ACS550?

SINAMICS G120 of G120C en ACS580 respectievelijk. Beide zijn overeenkomsten op serieniveau, dus controleer de huidige beoordeling, framegrootte en communicatie-opties. Controleer demodel bibliotheekvoor voorraad van het originele model zelf.

Verkrijg de juiste VFD voor uw toepassing

Als u het typeplaatje heeft, stuur ons dan de zes velden en wij sturen u een model- en voorraadstatus terug. Als u het merk kent, maar niet de serie, gebruik dan de bovenstaande controlemethodetabel. Als u een uit de handel genomen apparaat vervangt, doorzoek dan eerst de modelbibliotheek.

Vraag een offerte aan · Bekijk VFD's op voorraad

Gloednieuwe originele producten. Op voorraad, binnen 48 uur verzonden. Eén jaar na verkoopondersteuning.

Gratis advies