Avagy minden alap információ, amit a frekvenciaváltó működéséről tudni akartál, de nem volt hol utánanézned. Ebben a cikkben választ kapsz arra, hogy mi az a frekvenciaváltó (más néven inverter) hogyan működik, hol használják, és milyen típusai vannak. Ha csak egy cikket olvasol el a témakörben, ez legyen az!
Mi az a frekvenciaváltó?
A frekvenciaváltó, idegen szóval inverter, egy szabályozó készülék, amely villamos motorok fordulatszámának vezérlésére alkalmas. Fő funkciója az, hogy az eredetileg mechanikus áttétel segítségével vezérelt villamos motorok fordulatszáma automatikusan, áttétel nélkül is állítható legyen, ráadásul még biztonságosabbá is teszi a gép működését. Ilyen invertereket kínál a Lenze is Magyarországon, méghozzá gépgyártók számára, akik végül gyárakba telepítik berendezéseiket.
Műszakibb olvasóink kedvéért úgy is megfogalmazhatjuk, hogy a frekvenciaváltó egy olyan készülék, melynek bemenete az áram, kimenetére pedig egy aszinkron vagy szinkron motor kapcsolható, amely számára változtatható frekvenciát biztosít. De mielőtt belemélyednénk a részletekbe, nézzünk kicsit utána a villanymotoroknak.
Villanymotor gyorstalpaló
A villanymotoroknak számtalan alkalmazási területe van, nélkülük szinte elképzelhetetlen lenne a mai élet. Miről is van szó? Ez egy olyan motor fajta, amely az elektromos áram energiáját mechanikai (mozgási) energiává alakítja, legtöbbször forgó mozgássá, tehát áram segítségével tudunk megforgatni valamit egy gépben: egy elektromos autó kerekeit, egy ventilátor lapátját, egy gyártó berendezés alkatrészeit, és így tovább.
Ipari környezetben viszont sok esetben nem előre összeintegrált formában gyártják a motorokat és a frekvenciaváltókat, hanem külön: az invertert kiegészítő egységként alkalmazzák, ami a modern kialakításnak köszönhetően könnyen felszerelhető akár a motorra is, és az összehangolt működés hamar elérhető.
A frekvenciaváltó előnyei
A rugalmas fordulatszám szabályozás mellett ezek az eszközök a motor őrangyalaként is funkcionálnak: felügyelik és szinten tartják a villanymotor működési mutatóit, így például fontos szerepet játszanak az áramvédelemben, hőmérséklet-védelemben, a túlterhelés megakadályozásában, továbbá egyedi működési programok beállítására is alkalmasak (egyedi felfutások és lefutások állíthatók be) – mindezt a hatásfok és a teljesítmény csökkenése nélkül teszik.
A frekvenciaváltó működése
A készülék működésének megértéséhez az indukciós motor működési elvének ismerete szükséges. Ez a motor két fő részből áll: állórészből és forgórészből. Amikor a motort váltakozó áramú hálózatra csatlakoztatjuk, az állórész mágneses mezőt generál, aminek hatására a forgórészben lévő tekercsben feszültség indukálódik. Az így kialakuló áram és indukált feszültség kölcsönhatása idézi elő a forgó mozgást. Fontos, hogy inverter nélkül a fordulatszám állandó: a hálózati feszültségnek (Magyarországon 50Hz) megfelelő.
Az inverter tehát a hálózati feszültséget módosítja, annak érdekében, hogy más bemenetet kapjon a motor, ezáltal más legyen a kimenete is, tehát más fordulatszámú forgást biztosítson.
Inverter típusok
Ipari felhasználásban sokféle típus létezik, amit általában a leadott hullámgörbe fajtája szerint, vagy a fázis szám alapján szokták osztályozni.
Kimeneti hullám szerint
Léteznek inverterek négyszöghullám, szinuszhullám, módosított szinuszhullám, illetve PWM (pulse width modulation) azaz impulzusszélesség-modulált kiemeneti görbékkel.
Fázis szerint
Megkülönböztetünk egyfázisú, kétfázisú és háromfázisú invertereket, attól függően hogy milyen elektromos hálózaton működtethetőek.
A frekvenciaváltó felépítése
Legfőbb részei a betáplálás, egyenirányító híd (diódák), kondenzátorok, szűrőtekercsek, kiemeneti tranzisztorok, vezérlő elektronika.
Nézzük a működést:
- az áram betáplálása (nagyobb teljesítmény esetén mindenképp csak háromfázisú)
- az egyenirányító híd a váltakozó áramot egyenirányítja és a közbensőköri kondenzátorokat táplálja
- a kondenzátorok szerepe a feszültség hullámosságának simítása, és a feszültségszint megtartása (hálózati ingadozás esetén)
- a közbensőköri egyenfeszültség váltakozó feszültséggé alakul vissza, impulzusszélesség-moduláció segítségével.
- a kiemeneti hullámformát a kimeneti tranzisztorok adott frekvencián való ki- és bekapcsolása alakítja ki.
Frekvenciaváltók a mindennapjainkban
Sokkal több helyen működik frekvenciaváltó, mint azt korábban sejtetted volna. Gondolj bele, hogy hány gépet működtet körülötted villanymotor… ezek nagy része frekvenciaváltóval szabályozható. Ilyen például a lift, amivel az irodaépületben közlekedtek… a szivattyú, amit ház vízellátását biztosítja… a napelemes rendszer szabályozása, és így tovább.
Ha frekvenciaváltóra van szükséged
Bár a beépített motorok egyre inkább tartalmaznak majd saját fordulatszám változtatást, ez az arány még mindig 10% körül mozog (egy európai statisztika alapján) – így a legtöbb esetben szükség lesz inverterre.
A választáshoz egy sor követelményt érdemes figyelembe venned. Mi azt tanácsoljuk, a választásnál törekedj arra, hogy az eszköz legyen kompakt, könnyen beépíthető, jó hatásfokú és rendelkezzen számos interfésszel.
Erre jó példa a Lenze inverter megoldásai: európai, német minőség, egészen 1947 óta tökéletesítve.