W jaki sposób działają przetwornice częstotliwości?

Przetwornica częstotliwości jest urządzeniem służącym do regulacji prędkości obrotowej silnika elektrycznego. Choć zdarza się, że przetwornica określana jest mianem falownika, tak naprawdę jest on tylko jednym z budujących ją komponentów. Przed nim znajduje się prostownik oraz układ pośredni, który pełni funkcję swoistego filtra. Falownik DC/AC jest końcowym elementem układu.

 

Po co stosuje się przetwornice częstotliwości?

Przetwornice częstotliwości znajdują wiele zastosowań w przemyśle, są dziś niezbędnym elementem wielu układów automatycznych. Wykorzystanie przetwornicy umożliwia płynną regulację prędkości obrotowej silnika i łatwe dopasowanie jej do bieżących potrzeb technologicznych procesu. Kolejną korzyścią wynikającą z użycia przetwornicy jest oszczędność energii w układach o zmiennej wydajności, a także zwiększenie poziomu elektronicznych i termicznych zabezpieczeń silnika. W układach wspieranych przetwornicami maleje ryzyko przegrzania i awarii napędu. Dzięki przetwornicy częstotliwości możliwa jest też zmiana kierunku obrotów silnika bez wykorzystania styczników. Niektóre urządzenia posiadają dodatkowe funkcje łagodnego rozruchu i zatrzymania silnika.

Jak działa przetwornica częstotliwości?

Przemienne napięcie zasilania, które kierowane jest do przetwornicy, najpierw trafia do zasilacza, czyli jedno- lub trójfazowego prostownika AC. W prostowniku napięcie ulega wyprostowaniu, a więc na jego wyjściu mamy już napięcie stałe pulsacyjne. Przekierowane do układu pośredniego napięcie pulsacyjne przetwarzane jest na prąd stały. Następnie w układzie DC/AC, czyli w falowniku, kształtowana jest częstotliwość napięcia zasilającego silnik indukcyjny. W oparciu o algorytm sterowania silnikiem, wyróżnia się 2 rodzaje przetwornic częstotliwości: skalarne i wektorowe. Przetwornica skalarna steruje silnikiem w oparciu o algorytm U/f (zależność częstotliwości wyjściowej i napięcia wyjściowego). Takie urządzenia niestety nie sprawdzają się w aplikacjach, dla których wymagana jest precyzyjna regulacja prędkości obrotowej.

Zdecydowanie większą dokładność, a także szersze spektrum możliwości, oferują przetwornice wektorowe. Są to urządzenia bardziej skomplikowane, ale jednocześnie niezawodne w wymagających warunkach – wyjaśnia nasz rozmówca z firmy FluidControl z Katowic.

W sterowaniu wektorowym wartością zadaną są obroty, a przetwornica służy ich stabilizacji.  Co ciekawe, niektóre urządzenia wektorowe, takie jak np. przetwornica częstotliwości HYDROVAR umożliwiają też wykorzystanie sterowania skalarnego. Tryb pracy w takiej sytuacji można dopasować do potrzeb układu.