Drukuj
Kategoria: Projekty

Przetwornica częstotliwości (przemiennik częstotliwości, falownik, inwerter) pozwala na płynne sterowanie prędkością obrotów wału silnika i jest ważnym elementem większości układów napędowych, stosowanych w urządzeniach automatyki przemysłowej. Na czym dokładnie polega działanie elektronicznych przetwornic częstotliwości i w jakich aplikacjach ich użycie jest niezbędne?

Budowa i działanie przetwornicy częstotliwości

"Zwyczajowe określenie przetwornicy częstotliwości falownikiem jest nieco mylące. Ten element jest tylko jedną z części budujących cały układ elektroniczny przetwornicy i znajduje się na jego końcu. Falownik, zbudowany z elementów mocy i części sterującej, przekazuje energię o wymaganej częstotliwości na silnik. Zanim będzie to możliwe, energia musi przejść przez zasilacz (prostownik)" – wyjaśnia ekspert z przedsiębiorstwa FluidControl.

Zmienne, jedno- lub trójfazowe napięcie zasilające urządzenie, jest prostowane na wejściu do przetwornicy, czyli w zasilaczu-prostowniku. Na tym etapie dochodzi do zmiany napięcia przemiennego na stałe, a energia kumulowana jest w kondensatorach o dużej pojemności. Stąd energia przekazywana jest do falownika, którego część sterująca reguluje częstotliwość wyjściową, a niekiedy również inne parametry prądu, w tym czas narastania i opadania napięcia wyjściowego oraz częstotliwości, prąd obciążenia czy współczynnik mocy odbiornika.

Przetwornice częstotliwości w praktyce

Poprzez zmianę częstotliwości i napięcia zasilania, przetwornica umożliwia sterowanie pracą silników elektrycznych. Jej stosowanie pozwala więc nie tylko na utrzymanie płynnej pracy silnika bez względu na wahania prądu zasilania, ale też kontrolę czasu rozpędzania i zwalniania, a więc sterowanie rozruchem i zatrzymaniem napędu. Regulacja pracy silnika w takim zakresie skutkuje ograniczeniem zużycia energii niezbędnej do zasilania urządzenia, poprawą jego wydajności, a także wydłużeniem żywotności (co wynika głównie ze zmniejszenia obciążeń silnika podczas rozruchu).

Inwertery sprawdzają się wszędzie tam, gdzie liczy się wysoka precyzja realizowanych procesów technologicznych, toteż są niezbędne m.in. dla robotyki i w układach CNC. Standardowo przetwornice częstotliwości używane są z silnikami pomp, sprężarek i wentylatorów, a zatem stanowią niezbędny element układów pompowych oraz klimatyzacyjnych, gdzie ich rola wykracza daleko poza podstawowe funkcje. Posłużmy się przykładem układów hydroforowych. Najważniejszym zadaniem falownika w układzie pompowym jest oczywiście zapewnienie płynności pracy urządzeń i wydłużenie ich żywotności, ale jednocześnie pozwalają one na poprawę warunków realizacji procesu, m.in. poprzez redukcję generowanego przez nie hałasu. Najbardziej zaawansowane technologicznie jednostki sterujące z przetwornicą częstotliwości, jak np. Hydrovar (zaprojektowany przez ITT INDUSTRIES), są gotowe do współpracy na różnych typoszeregach pomp, co pozwala na tworzenie uniwersalnych hydroforów ze sterowaniem, możliwych do zastosowania w rozmaitych obszarach — od instalacji wodnych dla budownictwa mieszkalnego, przez duże wodociągi, po zakłady przemysłu energetycznego i ciepłownictwa.