Od redakcji 7-8/2017

Szanowni Państwo,Okladka
Od nowego roku czasopismo „Elektroinstalator” będzie miało nowego wydawcę. Opiekuńcze skrzydła nad tym najstarszym w branży elektroinstalacyjnej tytułem roztoczyło Wydawnictwo SIGMA-NOT.

Więcej…

Nowoczesne falowniki

W nowoczesnych systemach napędowych falowniki uwzględnia się nie tylko z konieczności precyzyjnego sterowania prędkością obrotową silnika elektrycznego. Coraz większą uwagę zwraca się bowiem na oszczędność energii, którą można uzyskać właśnie dzięki przetwornicom częstotliwości.

24Falownik (ang. inverter), nazywany także przemiennikiem lub przetwornicą częstotliwości, jest urządzeniem elektrycznym, które pozwala na regulowanie częstotliwości wyjściowej. Jeśli w falowniku zastosowanie znajduje modulacja szerokości impulsów PWM (ang. Pulse Width Modulation), to jest możliwe regulowanie wartości skutecznej napięcia wyjściowego. Falowniki są stosowane w nowoczesnym sprzęcie AGD, na przykład w pralkach, gdzie również uwzględnia się regulowanie obrotów silnika poprzez zmianę częstotliwości wejściowej w układzie zasilania napędu.

Jeszcze do niedawna falowniki bazowały na elementach tyrystorowych. W nowoczesnych urządzeniach tego typu stosuje się tranzystory IGBT i zaawansowane procesory sygnałowe. To właśnie one odpowiadają za kontrolowanie parametrów zasilania silnika. Rzadziej, zazwyczaj w urządzeniach o niższych mocach, stosuje się tranzystory polowe.

Ze względu na rodzaj sterowania parametrów wyjściowych falownika należy wymienić modele o charakterystyce liniowej U/f=const., która jest uwzględniana na przykład w przenośnikach taśmowych i podnośnikach. W wentylatorach czy też pompach odśrodkowych, zastosowanie znajduje charakterystyka kwadratowa U/f2=const.

25Cechy falowników
Nowoczesne technologie mikroprocesorowe pozwalają na wyposażanie falowników w systemy diagnostyki i zabezpieczeń, mające na celu ochronę zarówno przemiennika częstotliwości, jak i napędów nim sterowanych. System kodów pozwala na stwierdzenie zbyt wysokiego oraz obniżonego napięcia w obwodzie pośredniczącym. Jest również sygnalizowana przekroczona dopuszczalna temperatura radiatora oraz przeciążenia i zaniki faz.

Niektóre modele przemienników wyposażono w tryb uśpienia. Tym sposobem falownik rozpoznaje zmniejszony pobór prądu i przechodzi w fazę oszczędzania energii.

Przydatne rozwiązanie stanowi funkcja samostrojenia parametrów PID w stosunku do regulowanego urządzenia. W systemie tym wyjście przemiennika odczytuje parametry Proportional, Integral i Derivative (PID), których zmiany determinują pracę falownika. Procedurę samostrojenia wykonuje się jednorazowo, jednak można ją również przeprowadzić w każdym innym momencie, chociażby po zmianie warunków pracy. Funkcja autostrojenia jest szczególnie istotna wraz z wieloletnią eksploatacją silnika, podczas której zmieniają się jego parametry. W szczególności chodzi o rezystancję uzwojeń i indukcyjność.

Falowniki pracujące w systemach automatyki nie obejdą się bez obszernych możliwości komunikacyjnych. Chodzi o standardy wymiany danych prze widziane na wejściu i wyjściu urządzenia. Wartość zadana może być wprowadzana sygnałem w postaci pętli napięciowej 0-10 V, pętli prądowej 4-20 mA (0-20 mA) lub wejścia szeregowego RS 485. Falowniki wyposaża się również w inne systemy transmisji danych. W wielu urządzeniach dodatkowe interfejsy przesyłu informacji można uzyskać dzięki kartom komunikacyjnym. Stąd też na przykład karta DeviceNet służy do uruchamiania lub zatrzymywania falownika oraz ustawiania lub wyznaczania parametrów za pomocą sieci DeviceNet. Opcjonalne karty Profibus - DP i CANopen również łączą przemiennik z urządzeniami nadrzędnymi. Inne karty pozwalają na używanie systemów transmisji danych opartych na LONWORKS. Zastosować można również kartę Ethernet bazującą na protokole TCP/IP Modbus, a także magistralę ruchu o dużej szybkości, pozwalającą na łączenie z siecią MECHATROLINK - II. W niektórych modelach parametryzowanie urządzenia odbywa się przez Bluetooth.

Na rynku są oferowane falowniki łączone w sieć komunikacyjną przez światłowody. Technologia światłowodowa oparta na polimerowych przewodach zapewnia możliwość łączenia elementów w odległościach od 1 do 3 m. W przypadku transmisji danych na większe odległości zastosowanie znajdują światłowody szklane. Połączenie takie zapewnia galwaniczną izolację między portami komunikacyjnymi oraz wysoką odporność na zakłócenia elekromagnetyczne. Zastosowanie złącz z zatrzaskami pozwala na szybkie rozpinanie mechaniczne poszczególnych podzespołów sieciowych.

W nowoczesnych falownikach nie brakuje rozwiązań konstrukcyjnych, dzięki którym zyskuje się inteligentne zarządzanie chłodzeniem. Stąd też w temperaturze otoczenia do 50°C falownik pracuje bez błędów z nominalnymi parametrami, co gwarantuje trwałość oraz niezawodność urządzenia. Alternatywą jest wdmuchiwanie przez wentylator chłodnego powietrza, które przepływa wyłącznie przez radiator, a część elektroniczną oddzielono od kanałów wentylacyjnych. Inny sposób chłodzenia przemiennika to tzw. „cold plate". W rozwiązaniach tego typu tylna część obudowy falownika jest wykonana z aluminium pełniącego rolę radiatora. Na rynku są również oferowane urządzenia chłodzone cieczą.

Falowniki można nabyć o różnych stopniach ochrony, maksymalnie do IP66, co pozwala na zabezpieczenie urządzenia przed kurzem, brudem, substancjami chemicznymi oraz wodą pod niskim ciśnieniem. Obudowy są przystosowane do montażu w szafach elektrycznych i na szynach DIN35. Niektóre modele mogą pracować w temperaturze od 0 do 50°C oraz wilgotności od 20 do 85%. Wielkość obudowy jest determinowana przez moc silnika, z jakim współpracuje przetwornica. Obudowy niektórych modeli falowników pozwalają na zabudowę w pobliżu silnika lub bezpośrednio na nim.

 

(...)


Damian Żabicki


Pełna wersja artykułu w EI 7/2015 do zakupu na portalu www.e-czasopismo.pl oraz www.magazyn-online.com

Wyszukiwarka

like Newsletter!

like Nowości!

quote Na skróty

like Najczęściej czytane!

like Polecamy!

Znajdź nas na facebooku!

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem