Frekvensomformer

Værd at vide om frekvensomformere

Hvad er en frekvensomformer?

Med frekvensomformere kan omdrejningstal trinløst indstilles til motorens nominelle omdrejningstal, uden at motorens drejningsmoment falder. Hvis mærkehastigheden, hvor motoren når den maksimale effekt under fuld belastning, overskrides, falder det afgivne drejningsmoment.

Hvordan fungerer en frekvensomformer?

For at motoren kan reguleres individuelt inden for drivteknikken, skal drejestrømsmotoren have en variabel frekvens af forsyningsspændingen. Den skal så at sige afkobles fra indgangsfrekvensen. Med henblik herpå konverteres indgangsspændingen i det elektriske system med en fast frekvens til jævnstrøm. Denne jævnspænding udlæses derefter i hurtig rækkefølge ved udgangen. Det følgende diagram viser opbygningen:

Opbygning og moduler

Princip-kontaktbillede af en frekvensomformer.

Ensretning (1)

Broensretter (diode D1 - D6) "klappet" de negative halvaksler af de sinusformede netvekselspændinger op Dermed anvendes også de negative dele af vekselspænding til strømforsyning til den efterfølgende kobling. I praksis giver det en jævnspænding med en vis restbølgethed. Ved ensretningen er der desuden integreret de nødvendige EMC-filtre ( E reflektor m agnetisk V-bærbarhed). Dermed sikres det, at der ikke kommer netforstyrrelser ind i frekvensomformeren, eller at der ikke afgives nogen forstyrrelser til strømnettet.

Mellemkreds (2)

I mellemkredsen er der monteret en kondensator (C), som udglatter restbølgethed for den spænding, der produceres af ensretteren. Til dæmpning af kraftige strømudsving er der stadig spoler (L) integreret i mellemkredsen. Spolerne er dog mindre relevante for at illustrere funktionen.

Det er væsentligt vigtigere med Chopper =Zhopper, der også befinder sig i mellemkredsen. Den består af en elektronisk kontakt (transistor T7) og en bremsemodstand (R). Dermed omdannes den overskydende energi, som motoren producerer i den krafttraftige drift, til Varme, og motoren bremses effektivt.

Vekselretter (3)

Vekselretteren overtager styringen af motoren. I princippet kan vekselretteren ses som en anordning af seks elektroniske kontakter (effekttransistor T1 - T6). Der er altid to transistorer, som er serieforbundne, og hvor der føres en motortilslutningsledning udad mellem transistorerne. Aktiveringen af transistorer sker ved hjælp af en omfattende reguleringselektronik.

Reguleringselektronik (4)

Justeringselektronikken styrer effekttransistorer i overensstemmelse med de respektive behov. Derudover har den processorstyrede elektronik de nødvendige indgange til et regulatorpotentiometer eller også tilsvarende bus-systemer som for eksempel EtherCAT, POWERLINK eller PROFIBUS-DP. Alternativt kan de nødvendige indstillinger også foretages via et tastatur med display. Omfattende beskyttelseskredsløb samt udgange til status- og fejlmeddelelser afrunder elektronikkens ydelsesomfang.

Sinusfilter (5)

Inden for drivteknikken genereres der massive støjsignaler ved kobling af meget høje strømme. Derved belastes motoren og især også isoleringerne kraftigt. Derfor indsættes der sinusfilter, der undertrykker alle forekommende fejl og sender en ren sinusspænding til motoren (M).

Vekselretterens funktion

Hvilke fordele har en frekvensomformer?

Hvilke typer frekvensomformere findes?

Regenerativ

Ved recirkulerende anordninger, der kan regenereres, går omdannelsen til begge retninger: De kan også overføre energi, der f.eks. frigøres under en bremseproces, til elnettet. Med andre ord kan omformeren også fungere som generator! Denne mekanisme er særlig nyttig, når drev ofte skal bremses, f.eks. i centrifuger, elevatorer eller elektriske lokomotiver.

Købekriterier for frekvensomformer - hvad skal man være opmærksom på?

Følgende tekniske parametre for en frekvensomformer skal være i overensstemmelse med kravene til den påtænkte anvendelse:
 

• Hvilken indgangsspænding har du til rådighed? Alt efter model kan frekvensomformeren forarbejde 230 V, 400 V, 480 V eller 580 V veksel- eller drejestrøm.
• Udgangsspændingen og den maksimale udgangseffekt, som omformeren kan stille til rådighed, skal passe til din anvendelse. Typiske udgangseffekter ligger i området fra 0,1 til ca. 20 kW. Værdien kW er lig med kilowatt, hvor 1000 watt svarer til en kW-værdi.
• Også omformerens frekvensområde skal indeholde de værdier, du ønsker. Nogle apparater genererer kun frekvenser, der er placeret tæt ved standardindgangsfrekvensen på 50 Hz (for eksempel 48 til 62 Hz). Andre omformer dækker hele spektret fra 0 Hz til 650 Hz.
• De fleste frekvensomformere kan kobles til feltbusser eller Ethernet, for eksempel via en Profibus-grænseflade. Faste drivprofiler i standarden IEC 61800-7 sikrer, at omformer fra forskellige producenter opfører sig ens på feltbuerne.
• Ud over ydeevnetilslutninger kan omformer have flere ind- og udgange. Derudover kan der for eksempel tilsluttes et potentiometer til indstilling af udgangsfrekvensen. De fleste moderne frekvensomformere har dog en tastaturenhed og et digitalt display, som sikrer en komfortabel tilpasning til den aktuelt tilsluttede motor. Nogle omformer kan konfigureres helt individuelt ved hjælp af et eget programmeringssprog. Den færdige kode indlæses derefter via et yderligere interface i omformeren.

De hyppigst stillede spørgsmål om frekvensomformere

Hvad med frekvensrampen?

Frekvensrampen er en indstillingstilstand, hvor omformeren kører udgangsspændingen kontinuerligt fra nul til den ønskede værdi. På denne måde kan overstrømsspidser undgås ved start af motoren. Også opbremsning af omformeren fungerer bedst med en (faldende) frekvensrampe.

Kan hver IEC-standardmotor drives med en frekvensomformer?

Principielt allerede, men fordi motorerne med frekvensomformere belastes termisk højere, bør der under alle omstændigheder anvendes faseisolationer i viklingerne. Derefter skal motorens polantal og dermed rotorens omdrejningstal desuden vælges præcist, så der også ved belastning opnås et praktisk reguleringsområde.

Hvad er en (roterende) ændring?

I en omformer anvendes roterende elektriske komponenter (f.eks. en elektrisk motor og en generator) til at skabe variable udgangsspændinger. I modsætning til den elektriske maskine indeholder frekvensomformeren ingen mekanisk bevægelige komponenter. En omformer opfylder altså en funktion, der svarer til en frekvensomformer, men spændingstilpasningen sker på elektromekanisk vis.

Hvad er forskellen mellem en frekvensomformer og en transformator?

Med en transformator kan der også oprettes en variabel udgangsspænding ud fra en fast indgangsspænding. Transformere kan dog kun ændre spændingsamplituden, ikke deres frekvens. Transformatorer alene til komplekse veksel- og drejestrømsanvendelser er altså ikke nok. De anvendes dog ofte som komponent inden for frekvensomformere, for eksempel til at skabe forskellige spændingsniveauer.