가변 주파수 드라이브(VFD)는 모터 입력 주파수를 변경하고 토폴로지에 따라 해당 전압 또는 전류 변화를 제어하여 AC 모터의 속도와 토크를 제어하는 전자 기계식 드라이브 시스템용 모터 드라이버입니다. 가변 주파수 속도 조절, 에너지 절약 및 보호 기능에 중요한 역할을 합니다. 그러나 올바른 VFD를 어떻게 선택해야 할까요? 이 문서는 VFD를 선택하는 방법에 대한 기본 가이드입니다.

일반적으로 제어 대상물의 종류, 속도 조절 범위, 정속도 정확도, 기동 토크 요구 사항 등에 따라 VFD 선택을 고려하는 것이 좋습니다. 공정 및 생산 요구 사항.
애플리케이션에 필요한 VFD에 대해 더 많이 알수록 올바른 VFD를 더 쉽게 선택할 수 있습니다.

VFD를 선택하기 전에 다음과 같이 올바른 VFD를 선택하는 데 도움이 되도록 기본 모터 명판 정보를 수집하는 것이 좋습니다.

  • 마력
  • 전체 부하 앰프 (FLA)
  • 전압
  • RPM
  • 서비스 요소
  • 인버터 정격(명판에 없음)

추가 정보는 시스템 및 응용 프로그램의 요구 사항에 따라 결정됩니다.

  • 부하 유형(일정 토크 또는 가변 토크)
  • 속도 범위 및 제어 방식 (PLC 통신 프로토콜 필요, 4-20mA 신호 등)
  • 특수 인클로저 요구 사항(VFD가 장착될 위치, 실내/실외/등)

모터 명판에 대한 정보와 VFD 설치 및 제어 방법을 알고 나면 가장 적합한 것을 결정하는 데 도움이 되는 각 VFD에 대한 몇 가지 중요한 사양을 알아야 합니다.

드라이브 사양

전 부하 암페어(FLA)

전체 부하 증폭기는 인버터의 크기를 결정하는 데 사용됩니다. 모터의 FLA는 현재 고려 중인 VFD의 정격과 일치해야 합니다. 또한 안전 고려 사항으로 모터가 요구하는 것보다 더 높은 정격 전류를 가진 VFD를 구입할 수 있으며 이는 애플리케이션에 약간의 완충 역할을 합니다. 이는 관성 부하가 높거나 시작하기 어려운 부하가 있는 경우 특히 중요합니다. VFD의 정격 전류가 크면 VFD의 최대 용량에서 실행되지 않기 때문에 장기적으로 더 잘 실행되고 더 안정적으로 작동할 수 있습니다.

마력(HP)

부하 또는 모터 마력을 아는 것은 애플리케이션에 맞게 선택 범위를 좁힐 수 있는 좋은 방법이지만 VFD를 결정하기 위한 직접적인 참조로 사용해서는 안 됩니다. RPM(900RPM 모터는 3600RPM 모터와 매우 다른 암페어 요구 사항을 가짐)과 같은 부하 요구 사항의 변수로 인해 HP만 기준으로 VFD 크기를 결정하면 문제가 발생할 수 있습니다.

전압 및 위상

3상 입력의 경우 VFD 및 모터의 전압을 현장에서 사용 가능한 전압과 일치시키는 것이 중요합니다. 이것은 일반적으로 미국의 저전압 애플리케이션의 경우 208, 230 또는 460VAC입니다. 단상 입력의 경우 고려해야 할 몇 가지 사항이 더 있습니다. 3상 모터가 있지만 단상 전원만 있는 경우 VFD는 위상 변환기로 작동할 수 있습니다. 부하가 3HP(FLA가 13.3A 미만인 대략 230VAC 모터) 이하인 경우 고려해야 할 여러 단상 입력 드라이브가 있습니다. 모터가 3hp보다 크면 다음을 위해 제작된 드라이브를 사용할 수 있습니다. 3상 입력(적절하게 경감된 경우). 일반적으로 모터의 FLA에 2를 곱한 다음 모터의 FLA의 두 배인 VFD를 선택해야 합니다. 예를 들어, FLA가 28A인 10HP 모터가 있는 경우 약 20HP에 대해 56A 이상의 정격 VFD가 필요합니다.

또한 드라이브에 단상 입력 전원을 인가할 때 라인 리액터를 사용하는 것이 좋습니다. VFD가 전원을 오염시킬 수 있기 때문입니다. 위상 변환기로 사용하면 전력 품질을 훨씬 더 오염시킵니다.

부하 유형(일정 토크 또는 가변 토크)

용도에 따라 가변 토크 또는 일정 토크 드라이브를 선택해야 합니다. 구동되는 장치가 팬이나 펌프와 같은 단순한 원심 장치인 경우 가변 토크 드라이브가 더 적합합니다. 원심 응용 프로그램은 정격 전류를 거의 초과하지 않으므로 가변 토크 드라이브는 1분 동안 과부하 전류 용량의 120%만 필요합니다. 또한 가변 토크 드라이브는 최대 에너지 절감 효과를 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 팬을 최대 속도보다 50%에서 작동시키는 데 필요한 토크가 더 적습니다. 가변 토크 작동은 모터가 필요한 토크만 적용할 수 있도록 하여 VFD의 많은 이점 중 하나인 에너지 소비를 줄입니다
모든 속도에서 일정한 토크가 필요한 더 무거운 애플리케이션의 경우 컨베이어, 변위 펌프, 펀치 프레스 및 압출기와 같은 일정한 토크 VFD가 필요합니다. 예를 들어 컨베이어는 지속적으로 작동하지만 벨트에 무게가 추가되면 더 많은 전력이 필요하므로 드라이브가 이러한 차이를 처리할 수 있어야 합니다. 이것이 바로 일정한 토크 VFD가 부하 스파이크를 방지하기 위해 1분 과부하 전류 용량의 최소 150%가 필요한 이유입니다.

속도 범위

VFD를 사용하면 모터가 저속 및 과속으로 작동할 수 있습니다. 일반적으로 모터는 지정된 최대 허용 속도의 20% 미만으로 작동하지 않아야 합니다. 모터를 보호하기 위한 사전 조치 없이 이 속도보다 낮은 속도로 모터를 작동하면 모터가 과열됩니다. 모터를 저속으로 구동하려는 경우 별도의 보조 냉각 팬을 사용하는 등 모터를 보호하기 위한 적절한 예방 조치를 취해야 합니다.

VFD는 모터가 명판에 있는 속도 값보다 빠르게 작동하도록 만들 수도 있습니다. 일반적으로 모터는 정격 속도의 20%보다 빠르게 작동하지 않아야 합니다. 설계 속도를 초과하면 토크가 손실됩니다. 또한 모터가 FLA 등급 이상으로 지속적으로 작동하지 않는지 확인해야 합니다.

제어 방법

VFD를 구입할 때 제어 방법에 대해 명확해야 합니다. 많은 사용자는 드라이브에서 PLC 및 생산 자동화 시스템으로 올바른 정보를 얻기 위해 이더넷 통신이 필요합니다. 더 많은 작업이 이러한 고급 통신 시스템으로 전환되고 있지만 일부 저렴한 드라이브에는 이러한 옵션이 포함되어 있지 않습니다.

다음은 일부 제어 방법에 대한 정보입니다.

  • 2선식 제어 또는 3선식 제어(2선식 제어는 일반적으로 꺼짐 위치에서 드라이브가 멈추고 켜짐 위치에서 드라이브가 시작되는 홀드 스위치입니다. 3선식 제어에서는 시작 및 중지 버튼을 사용할 수 있습니다.)
  • 속도 전위차계 – 작업자가 전위차계로 모터 속도를 설정할 수 있습니다.
  • 디지털 프로그래밍/디스플레이 장치 – 작업자가 LED 또는 LCD 디스플레이 장치를 통해 키패드를 통해 값을 입력하여 드라이브를 프로그래밍하고 문제를 해결할 수 있습니다. 디스플레이 장치를 사용하여 드라이브 작동을 모니터링할 수도 있습니다.
  • 아날로그 신호 팔로워 – 4-20mA 또는 0-10VDC; VFD에 대해 절연 입력이 제공되어야 합니다. 꼬임/차폐 쌍을 사용해야 하며 전선은 3상 AC, 특히 PWM과 멀리 떨어져 있어야 합니다.
  • 선택기 스위치 속도 선택 – 작업자가 미리 설정된 여러 속도 중에서 선택할 수 있습니다. PLC를 통해 속도를 설정하고 아날로그 출력이 없는 경우에도 사용할 수 있습니다.
  • 직렬 통신 – MODBUS RTU와 같은 네트워크에서 가변 주파수 드라이브가 통신할 수 있도록 하여 PC에서 드라이브 작동을 조정하고 모니터링할 수 있습니다.
  • 이더넷 통신 – MODBUS TCP/IP, RTMoE(Real Time Motion over Ethernet), 이더넷/IP 등과 같은 네트워크에서 가변 주파수 드라이브가 통신할 수 있습니다.
  • 시스템 통합 모듈 슬롯은 추가 필드버스, 이더넷, 위치 피드백, 기계 제어 및 확장 I/O 옵션을 설치하는 데 사용할 수 있습니다.

맞춤형 VFD 제품

다른 장치와 마찬가지로 다음과 같이 충분한 수의 VFD 드라이브 액세서리를 사용할 수 있습니다.

  • Disconnect or circuit breaker
  • HOA (Hand/Off/Auto switch)
  • Pilot lights
  • Bypass
  • Line reactor
  • Harmonic mitigation
  • TVSS
  • dV/dt filter

드라이브와 액세서리의 완벽한 조합은 환경, 애플리케이션 및 규제 고려 사항에 크게 좌우되기 때문에 결정하기 어려울 수 있습니다.

최종 권장 사항

이 가이드는 일반적인 애플리케이션 크기 조정을 대상으로 하며 포괄적인 가이드가 아닙니다. 일부 응용 프로그램 및 부하에는 특별한 크기 및 고려 사항이 필요할 수 있습니다. 응용 프로그램에 대한 VFD의 크기를 지정하거나 지정할 때 보수적이어야 하며 FLA 및 과부하 등급에서 약간의 버퍼링을 허용해야 합니다. 시작하기 어려운 부하가 있거나 작동 중에 무거운 부하를 경험하는 경우 특히 그렇습니다. VFD 선택에 대해 질문이 있거나 사용자 지정 요구 사항이 있는 경우 구매하기 전에 STEPPERONLINE 기술 지원에 문의하십시오.