Wiadomości –

Falowniki do silników elektrycznych — jak dobrać?

W dzisiejszym świecie przemysłu i automatyki, falowniki do silników elektrycznych odgrywają kluczową rolę w kontrolowaniu prędkości i momentu obrotowego silników. Dzięki możliwości precyzyjnej regulacji obrotów i innych parametrów pracy, falowniki przyczyniają się do oszczędności energii, poprawy wydajności systemów oraz wydłużenia żywotności sprzętu. Wybór odpowiedniego falownika do specyficznego zastosowania może być jednak wyzwaniem, wymagającym zrozumienia kilku istotnych czynników. W tym artykule omówimy, na co zwrócić uwagę przy doborze falownika, aby zapewnić optymalną pracę i maksymalne korzyści z zastosowania tego urządzenia.

Zakrzów, 2024-07-01

Falownik, czyli inaczej przemiennik częstotliwości bądź inwerter, to urządzenie, które pozwala sterować pracą silnika indukcyjnego w oparciu o napięcie oraz częstotliwość prądu wyjściowego. Falowniki są niezbędne wszędzie tam, gdzie występuje konieczność regulacji prędkości obrotowej w układach zasilanych jednofazowo oraz 3 fazowych.

Falownik do silnika — podstawa domowej i przemysłowej automatyki

Falownik jest urządzeniem, które dokonuje zmian w częstotliwości i napięciu zasilania przebiegu prądu elektrycznego. Dzięki swej zaawansowanej budowie zapewnia on możliwość płynnej, a zarazem bardzo precyzyjnej regulacji pracy aplikacji napędzającej układ. Inwertery są powszechnie wykorzystywane w urządzeniach gospodarstwa domowego, takich jak pralki, wentylatory lub pompy ciepła. W przemyśle falowniki wykorzystuje się w roli regulatorów pracy silników napędzających urządzenia CNC, różnego rodzaju pompy, a nawet taśmy produkcyjne.

Falowniki jedno i 3 fazowe są wyposażone w zaawansowane procesory sygnałowe. Komponenty te biorą aktywny udział w dokonywaniu pomiarów parametrów pracy silnika i stabilizowaniu ich, zgodnie z ustawieniami zdefiniowanymi przez użytkownika.

Jak dobrać falowniki do silników jednofazowych i silników trójfazowych?

Parametry techniczne

Dobór falownika zależy od parametrów silnika, który ma być przezeń zasilany. Mowa tu przede wszystkim o:

napięciu zasilającym (np. urządzenia jednofazowe 230 V i trójfazowe 400 V),
znamionowej mocy silnika wyrażonej w kW,
prądzie silnika, wyrażonym w amperach,
typie połączenia.

Dobór odpowiedniego urządzenia zależeć będzie również od rodzaju obciążenia, dopasowanego wejścia i wyjścia, wymiarów inwertera, interfejsu komunikacyjnego, a nawet takich szczegółów jak metoda sterowania, czy rodzaj rozruchu.

Warto dodać, że oferta nowoczesnych sterowników inwerterowych jest bardzo bogata. Niektóre z nich obsługują funkcję wyboru charakterystyki obciążenia, tryb uśpienia, a nawet kontrolowanego zużycia energii oraz sterowania wielosilnikowego.

Sposób transferu danych pomiędzy inwerterem a silnikiem

Przy wyborze falownika warto również zwrócić uwagę na zastosowanie odpowiedniego systemu komunikacji, dzięki którym możliwe będzie sprawne wprowadzanie korekt do sposobu pracy silnika oraz jego stałe diagnozowanie (np. interfejs HMI, PLC lub SCADA).

Układ wejście/wyjście

Liczba i charakter wejść/wyjść powinna być wystarczająca, aby możliwe było nie tylko sterowanie jednostką napędową, ale też monitorowanie sposobu działania układu i dostosowanie odpowiedniej częstotliwości wyjściowej. Niektóre wejścia i wyjścia mogą obsługiwać funkcje dodatkowe, takie jak np. zliczanie impulsów, a także określanie sposobu zatrzymywania układu.

Inwerter 1-fazowy czy 3-fazowy - co wybrać?

Falownik jednofazowy jest urządzeniem, które na wejściu posiada jedną fazę (230 V), a na wyjściu trzy fazy, przy czym wartość napięcia międzyfazowego pomiędzy nimi wynosi 230V. W ten sposób można zasilać aplikacje o mocy do 2,2 kW.

W przypadku urządzeń trójfazowych zakres mocy jest znacznie wyższy. Inwerter posiada na wejściu trzy fazy, przy czym wartość napięcia międzyfazowego wynosi 400V. Na wyjściu sytuacja wygląda dokładnie tak samo, czyli również występują trzy przewody fazowe, a napięcie pomiędzy nimi to 400 V. Moc wyjściowa tych falowników może wahać się w granicach od 0,7 do nawet 500 kW.

Jakie funkcje posiada przykładowy, nowoczesny inwerter 3 fazowy?

funkcja sterowania skalarnego i wektorowego,
możliwość wykorzystania regulatora PID,
port komunikacyjny RS-485 (obsługujący np. interfejs Modbus RTU)
wejścia/wyjścia dyskretne,
obsługa panelu LED itd.

Czym są falowniki skalarne i wektorowe?

W niniejszym tekście podjęto temat falowników skalarnych oraz wektorowych. Czym one są? Jakie są pomiędzy nimi różnice? Który z nich sprawdziłby się w konkretnej aplikacji?

1. Falownik skalarny to urządzenie wykorzystywane w prostych aplikacjach, gdzie nie ma konieczności zastosowania złożonych i precyzyjnych rozwiązań z zakresu sterowania pracą silnika. Modele skalarne są również wykorzystywane w układach, w których nie mamy do czynienia z ciężkim rozruchem, a także w systemach wielosilnikowych, w których do jednego inwertera podłączonych jest kilka silników. Podstawową zasadą pracy falownika skalarnego jest stały stosunek napięcia do częstotliwości.
2. Falownik wektorowy to urządzenie, które może odbywać się metodą bezczujnikową, gdy prędkość obrotowa jest obliczana wyłącznie na podstawie modelu matematycznego silnika, a także metodą sprzężenia zwrotnego, w którym pomiar prędkości jest realizowany w czasie rzeczywistym i stanowi podstawę do jej korygowania. Dzięki temu możliwe jest precyzyjne sterowanie prędkością obrotową z dokładnością dochodzącą do dziesiętnych części herca.

Reasumując, falowniki to urządzenia, które dzięki zaawansowanym układom pomiarowo-sterującym, mogą być wykorzystywane w praktycznie dowolnych aplikacjach, w których sercem jest silnik indukcyjny lub synchroniczny z magnesami trwałymi.