Mik azok a frekvenciaváltók?
Az iparban leginkább elterjedt háromfázisú aszinkron elektromos motorok működése alapesetben 50 Hz-es váltakozó feszültségű hálózatról történik, ami viszont limitálja a fordulatszámot egy adott, fix értékre.
Azokhoz a folyamatokhoz, ahol számít a sebesség, azaz a váltakozó feszültség növelésére vagy csökkentésére van szükség, speciális villamos eszközöket, frekvenciaváltókat alkalmaznak. Ezekkel szabályozhatóvá válik a motorok fordulatszáma és akár forgásiránya is.
Miért érdemes használni a frekvenciaváltókat?
A frekvenciaváltók használatának többféle előnye is van, ahogy erről már a cikkünk bevezetőjében is szóltunk. A fokozatmentes fordulatszám- változtatás igénye például könnyedén teljesíthető az alkalmazásukkal, úgy, hogy közben a nyomaték változatlan marad.
A forgásirány egy egyszerű parancs segítségével tetszőlegesen változtatható. Ventilátor és szivattyú esetében nem szükséges a továbbított közeg útjába fojtást rakni, ami növeli az energiahatékonyságot is.
Emellett a frekvenciaváltók használatával a hálózat felesleges áramlökésekkel való terhelésétől is megszabadulhatunk, hiszen itt nem direkt indítás történik, hanem csak frekvenciafelfutás megy végbe.
Szintén mellettük szól a félvezető-technológia és mikroprocesszorok fejlődése, hiszen így az eszközök már sokkal többre képesek. Ezáltal ezek az iparban hagyományosan alkalmazott egyenáramú hajtástechológiák mellett ezek is egyre szélesebb körben terjedhetnek.
Hogyan működnek a frekvenciaváltók?
A frekvenciaváltók működéséhez először a háromfázisú motorok működését kell megismernünk.
Ha egy ilyen motort váltakozó áramú hálózatra csatlakoztatunk, a motor állórészében egy olyan mozgó mágneses mező keletkezik, aminek a fordulatszáma a hálózat frekvenciájával megegyező.
A forgó mágneses mező hatására a motor forgórészének tekercseiben feszültség indukálódik, a kialakult áram és a mágneses mező kölcsönhatásának eredményeként pedig a forgórész mozgásba kezd.
Ahhoz, hogy a nyomaték létrejöjjön, a forgórésznek lassabban kell mozognia, mint a körülötte lévő forgó mágneses mező. Ezt a fordulatszám-különbséget nevezzük slip-nek. A slip értéke a terheléssel egyeneses arányosan változik.
Ha a slip értéke túl magas, a motor túlterhelődhet, és kibillenhet a stabil üzemállapotból. Általában elmondható, hogy maximum 60 másodpercig 150%-os nyomatékkal túlterhelhetők az elektromos motorok, amennyiben azok rendelkeznek hővédelemmel.
Szintén fontos tudni, hogy egy motor minimális fordulatszáma a névleges fordulatszámának legfeljebb 50%-a lehet, ha ez alá megyünk, mindenképpen szükség van a frekvenciaváltó motorvédelmi funkciójára!
A fordulatszám változtatásának eszköze lehetne a tápfeszültség frekvenciájának módosítása. A frekvencia csökkentésekor viszont a motorra jutó feszültséget is csökkenteni kell, ellenkező esetben a motor fluxusa túl magas lenne. Ha pedig a hálózati frekvencia fölé növeljük a frekvenciát, a motor feszültségét kellene növelni, hogy a fluxus állandó legyen, és így ne csökkenjen a motor nyomatéka.
A frekvenciaváltók egyik típusát képezik a feszültségvezérelt frekvenciaváltók. Ezekben az eszközökben egy ún. az egyenirányító a hálózat váltakozó feszültségét egyenfeszültséggé alakítja, a közbenső kör kondenzátorai pedig ezt az egyenfeszültséget stabilizálják.
Ezt követően a motorhoz tartozó inverter váltakozó feszültséget kelt az igényelt kimeneti frekvencián. A szükséges motorfordulatszám a feszültség/frekvencia arányból adódik.
Mik azok a vektoros frekvenciaváltók?
A fent említett feszültségvezérelt frekvenciaváltókhoz a pontos fordulatszámtartás érdekében legtöbbször egy szenzoros fordulatszám-szabályozót is kapcsolnak.
Terjedőben vannak azonban a szenzorikát nem igénylő vektoros frekvenciaváltók. Ebben az esetben a visszajelzés nem a fordulatszámról, hanem a motor áramáról és a kimenő feszültség értékéről történik.
A fejlettebb készülékben felépített részletes motormodellnek köszönhetően a frekvenciaváltó folyamatosan leképezi magának a motor állapotát, és biztosítja az alapjelnek megfelelő szabályozást. Ehhez szükség van természetesen a frekvenciaváltóra kötött motor villamos paramétereinek ismeretére és annak megadására.
Akkor érdemes ilyen eszközt alkalmazni, ha például a préslégmotorokhoz hasonlóan alacsony fordulatszám mellett is nagy nyomatékra van szükség, fontos a sebességtartás vagy a nyomaték tartása mellett kell forgásirányt váltani.
A vektoros szabályozás előnye még a motor túlterhelésével szembeni védelem. Segítségével a túlterhelés korlátozható, és akár a rövid terhelés-ingadozások is kezelhető.
Hol használunk frekvenciaváltókat?
Frekvenciaváltókkal az ipar számos területén találkozhatunk. Az ipari automatizálási folyamatok ma már elképzelhetetlenek nélkülük. Hajtásláncokban, szállítószalagokon, ventilátorokban, szivattyúkban, munkagépekben, megmunkálógépekben egyaránt előfordulnak.
Lényegében mindenütt megtalálhatjuk őket, ahol a motorok fordulatszámának szabályozására van szükség.
Szeretnél még több érdekességet olvasni?
Iratkozz fel hírlevelünkre, ne maradj le az újdonságokról!
