에너지 사용량을 낮추라는 업계의 압력이 높아짐에 따라 가변 속도 구동(VSD, 가변 주파수 구동 VFD라고도 함)은 일상적인 산업 응용 분야에서 이를 실현할 수 있는 귀중한 수단이 되었습니다.
모터 제어 기술이 어디에 있었고 현재 어디에 있는지 살펴보겠습니다.
최초의 AC 버전부터 오늘날의 현대식 공장에 이르기까지 모터는 우리가 매일 사용하는 품목의 작동 및 생산에 있어 확립된 부분입니다.
VSD를 사용하기 전에는 모터를 AC 전원에 직접 배선하는 방식으로 AC 모터를 제어했습니다.
이 방법은 모터에 공급하는 주파수(한국 60Hz, 유럽50Hz, 미국60Hz)를 그대로 제공했습니다.
그런 다음 모터의 속도를 제어하기 위해 기계 시스템을 사용하여 회전 운동을 취하고 생산 기계의 요구 사항에 따라 출력을 변경했습니다.
이 시스템은 일반적으로 직기동이라고 합니다.
전력 전자 장치에 대한 지식과 이해가 커지고 그와 관련된 기술이 점점 더 발전함에 따라 최초의 VSD가 탄생했습니다.
오늘날의 현대 공장에서 볼 수 있는 VSD와는 상당히 달랐지만 몇 가지 주요 유사점을 공유했습니다.
기본적으로 작동 방식은 동일하지만 오늘날 디지털 작동 대신 아날로그 제어 기능을 사용합니다.
마이크로프로세서의 급속한 성장은 VSD의 놀라운 기술 발전을 촉진하여 아날로그 시대를 넘어 새로운 디지털 세계로 발전시켜 모터를 제어할 뿐만 아니라 자체적인 형태의 지능을 갖춘 제품을 탄생시켰습니다.
이후 VSD는 더 우수하고, 더 빠르고, 더 작아져 다양한 산업과 애플리케이션에서 사용할 수 있게 되었습니다.
VSD의 전력 전자 장치에는 세가지 주요 부분이 있으며 이 부분은 별도로 살펴 보겠습니다.
1. 입력 브릿지(SCR)
2. DC링크(Capacitor)
3. 출력 브릿지(IGBT)
AC 전원은 입력 브리지에 공급되며, 여기에는 AC 전류를 DC 전류로 변환하는 다이오드 브릿지 정류기가 있습니다.
그런 다음 일반적으로 전류는 DC 캐패시터 뱅크에 의해 평활화되지만, 드라이브 정격 2.2kW 이상인 경우 공급 전류는 인덕터에 의해 평활화됩니다.
그런 다음 DC 전압은 DC 링크에 저장된 후 3쌍의 절연 게이트 이중 접합 트랜지스터(IGBT)가 있는 출력 단계로 들어갑니다.
이전 버전에서는 동일한 효과를 얻기 위해 MOSFET 또는 사이리스터를 사용했을 것입니다.
그런 다음 출력 단계에서는 IGBT를 사용하여 전원을 켜고 끄면서 주파수를 만들어 내는데 이 작업을 펄스 폭 변조(PWM)라고 합니다.
PWM은 정현파 문자로 삼각형 파형을 생성하므로 모터는 사인파 형태의 파동만 볼 수 있으므로 정상적으로 작동합니다.
모터를 직기동으로 제어한다면 모터는 항상 최대치 전기를 사용하여 최대 속도로 작동합니다.
이제 모터의 속도를 제어하기 위해 VSD로 교체한다면 출력 단계에서 PWM을 조정하여 모터의 주파수 또는 속도를 변경할 수 있습니다.
즉, 전력 공급에서 전력이 적게 소모되어 효율성이 높아져 비용이 절감됩니다.
일반적으로 15kW 모터를 사용하면 VSD 없이 모터를 사용하는 것에 비해 최대 5,700kWh의 비용을 절감할 수 있습니다.
모터가 업계에서 사용되는 전체 전력의 65~70%를 차지한다는 점을 고려하면 이러한 모터에 VSD를 통합하면 얼마나 큰 비용 절감 효과를 얻을 수 있는지 알 수 있습니다.
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