Jak funguje frekvenční měnič pro elektromotor?

Frekvenční měniče jako zařízení, která řídí činnost asynchronního elektromotoru, nacházejí stále více uplatnění. A to nejen v podmínkách průmyslové výroby, projektování strojů a strojů pro různé účely, bydlení a komunální služby, ale i v běžném životě.

Příklady aplikací

• soustruhy;
• Frézky;
• vrtačky;
• povrchová samonasávací čerpadla;
• studniční čerpadla atd.

Princip činnosti frekvenčního měniče, kterého se dotkneme níže, umožňuje nejen realizovat napájecí obvod pro třífázový asynchronní elektromotor z jednofázové sítě bez snížení výkonu a točivého momentu na hřídeli, ale také plynule regulovat rychlost.

Také princip činnosti a přítomnost analogových vstupních svorek umožňuje připojení externího senzoru pro sledování fyzikálních veličin:

• tlak;
• teploty;
• vlhkost, atd.

V tomto případě bude rychlost otáčení hřídele elektromotoru úměrná signálu přijatému ze snímače.

Provoz frekvenčního měniče tak usnadňuje udržování konstantního tlaku v systému zásobování vodou, bez ohledu na průtok vody, teplotu vzduchu prostřednictvím systému přívodu a odvodu ventilace atd.

Princip činnosti a vnitřní architektura frekvenčního měniče

Za prvé, na vstupu frekvenčního měniče je usměrňovač, který přeměňuje střídavý proud bez ohledu na počet výkonových fází na stejnosměrný proud.

Celý proces regulace probíhá zde, v meziobvodu. Na výstupu je stejnosměrný proud opět přeměněn na střídavý. Ale už ne sinusového tvaru, jako na vstupu z napájecí sítě, ale pulzního.

Frekvence výstupních impulsů při provozu frekvenčního měniče tvoří efektivní hodnotu výstupního napětí, na které elektromotor reaguje. Čím vyšší je frekvence, tím vyšší je efektivní hodnota napětí a tím vyšší je rychlost otáčení hřídele elektromotoru.

Frekvenční měnič má zpravidla dvě desky – výkonovou desku a řídicí desku. Napájecí deska má napájecí napětí 220V nebo 380V AC. Řídicí deska má napájecí napětí 10V nebo 24V DC a je konstrukčně připojena kabelem k tlačítkům na předním panelu frekvenčního měniče.

Je možné sestavit frekvenční měnič vlastníma rukama?

Odpověď bude s největší pravděpodobností záporná. V průmyslové výrobě se jak výkonové, tak řídicí desky montují na automatické lince. Pájení mikroskopických dílů je zcela robotické, aby se eliminoval vliv lidského faktoru na proces montáže a pájení.

Po sestavení a pájení jsou desky potaženy speciálním elektrolakem a odeslány do tepelného tunelu k vypálení. Teplota v tepelném tunelu, stejně jako rychlost pohybu desek v něm, je neustále monitorována. Aby nedošlo k poškození drahých součástí desky.

Po zaschnutí laku jsou desky kompletně zkontrolovány na nepřítomnost výrobních vad, počet testovacích parametrů v závislosti na úrovni výroby a samotném programu může přesáhnout 20.

Frekvenční měnič si tedy můžete sestavit vlastníma rukama s plně funkčními deskami otestovanými výrobcem, vhodným a standardním pouzdrem pro jejich umístění. Vlastníma rukama stačí připojit konektory a napájecí a ovládací kabely.

Na trhu je velké množství modelů frekvenčních měničů od různých výrobců. Naprostá většina z nich se vyrábí v Číně.

Princip činnosti bez ohledu na značku, model a výrobce frekvenčního měniče zůstává stejný – přeměna střídavého proudu na stejnosměrný a zpět na střídavý proud.

Provozní režimy frekvenčního měniče

Existují dva známé provozní režimy frekvenčního měniče:

• regulace napětí a frekvence;
• vektorové ovládání.

V prvním případě je hloubka kvalitní regulace bez ztráty točivého momentu od 1/10 do 1/50. V druhém případě bez ztráty točivého momentu je hloubka regulace až 1/200. To znamená, že voltfrekvenční nebo skalární regulace umožní provoz na frekvencích do 5 Hz, v případě vektorové regulace – do 0,25 Hz.

Naprostá většina problémů je přitom řešena pomocí napěťově-frekvenční regulace. Navíc princip činnosti frekvenčního měniče v režimu PID neumožňuje použití vektorového režimu například při řízení čerpacích a ventilátorových jednotek.

Na závěr řekneme, že ukazatele kvality a spolehlivosti sestavení všech výrobců frekvenčních měničů se zvyšují. Děje se tak díky zavádění nových progresivních výrobních metod a technologií, zdokonalování výrobních linek a kontrolních nástrojů. Což samozřejmě nezbavuje uživatele povinnosti provádět periodickou a běžnou údržbu. Postup a načasování takové údržby udávají výrobci v návodu k obsluze zařízení.