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自动化决策:变频驱动还是软起动器?

软起动器和vfd都能有效地控制电机,是能源的高效使用者。决定使用哪种技术取决于对应用程序的性能需求的理解。

一台西门子Sinamics V20 VFD(左)和一台施耐德电气Altistart ATS22D47Q软起动器。
一台西门子Sinamics V20 VFD(左)和一台施耐德电气Altistart ATS22D47Q软起动器。

当涉及到在各种自动化技术中进行决策以执行一项任务时,答案很少是明确的。最终,决策往往与应用程序的细节有关,而不是被认为哪种技术更好。在软起动器和变频驱动器(vfd)之间决定控制电机也是如此。这两种技术都是可行的选择—决定取决于应用程序。

为了更多地了解如何在这两种技术之间做出决定,我们联系了系统集成商的系统解决方案架构师Jacob Becker三泰自动化的最新一期节目“自动化世界让你的问题得到解答”播客

Becker概述了软启动器和VFD技术的基础知识来开始我们的讨论。

从本质上说,软起动器是一种使用可控硅整流器的电机控制装置,可控硅整流器基本上是背对背定位的固态继电器,以减少传递到电机的电流,使电机以可控的方式缓慢启动。“延迟启动的时间是可以配置的,电压的降低也是可以配置的,”Becker说,“但它允许电机缓慢启动,轻轻地减少机械部件的压力。”

vfd是一种更复杂的电机控制装置,它能使电机以指定的速度连续控制。贝克解释说:“VFD接收传入的交流电源,并将其整流到直流电压。然后,它使用igbt(绝缘栅双极晶体管)将直流电压转换为模拟交流电的方波波形。有了模拟的波形,可以修改波形的频率来改变电机的速度。”

效率差异

随着越来越多的制造商寻求使他们的运营更可持续和降低能源成本,在做出软启动器和VFD之间的决定时,整体效率是一个越来越重要的考虑因素。一方面,vfd提供的精确控制可以对效率和成本产生重大影响。但软启动器也有助于减少电机的能源消耗。

从这两种设备的整体运行特点来看,软启动器在运行效率方面往往优于vfd,尽管只是几个百分点。考虑到这一点,哪一种可能是更有效的能源选择呢?

Jacob Becker,系统集成商Tri Tech Automation的系统解决方案架构师。 Jacob Becker,系统集成商Tri Tech Automation的系统解决方案架构师。 贝克尔说,就像工程中的许多问题一样,答案取决于应用程序。

贝克尔说:“如果你有一台电机,你知道你将一直以固定的速度运行,那么软起动器就是明确的答案,因为许多软起动器都有旁路接触器,这意味着一旦电机达到速度,软起动器的组件就会关闭,不再使用任何动力。”“所以没有效率损失。在这种应用中,软起动器的唯一活动时间是在电机的启动和关闭期间。”

在需要启动电机并以全速运行一段时间的应用中,vfd可以更有效。但是,在一个低负载的应用程序中,你可以降低电机的速度,但仍然有vfd运行,以根据需要调整速度。在这种情况下,vfd更有效。

贝克尔指出,无论哪种情况,这两种设备都非常高效。

应用程序的决定

鉴于软启动器和vfd的高效率,我们请Becker就工业应用提供一些建议,这些应用通常使用其中一种技术而不是另一种。

贝克尔说:“软启动器非常适合传送带。”“尤其是当你需要启动皮带,但又不想让皮带上的东西掉下来时,软启动器是很好的选择。我还见过很多用于制冷的螺杆压缩机上的软启动器,因为它们会慢慢地使螺杆上升。同样的原理也可以应用于一直全速运转以减轻水锤(流体运动引起的压力激增)的泵。”

在达到一定的电机尺寸之前,vfd往往更适合于软启动,Becker说。

他说:“当你使用更大尺寸的电机时,vfd可能会相当昂贵。”但对于50马力及以下的电机,我们通常推荐vfd而不是软启动器。”

至于VFD更适合的应用,Becker说:“任何一种泵的应用,你想调节流量,但你不想放一个控制阀,这是VFD的好地方。此外,在较小的传送带上,你需要调整包装线上的速度,例如,考虑到更好地处理堆积或设备关闭。”


听这段完整的录音关于VFD和软起动器比较的播客


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