Falowniki nazywane również przemiennikami częstotliwości są wykorzystywane coraz częściej. Ze względu na coraz niższe ceny ów urządzeń są one coraz chętniej stosowane.
Ponadto umożliwiają one oszczędność energii elektrycznej i automatyzowanie procesów technologicznych.
Dzięki falownikowi możliwy jest rozwój techniki napędowej, co jest szczególnie w aspekcie nowych technologie wymagających precyzyjnego sterowania napędami.
Obecnie falowniki najczęściej wykorzystywane do regulacji prędkości obrotowej silników prądu przemiennego, dzięki równoczesnej zmianie wartości napięcia i częstotliwości.
Przemienniki częstotliwości mogą być zastosowane w różnego rodzaju układach sterowania wentylatorów, pomp, dźwignic oraz wszelkich innych maszyn, w których niezbędna jest technologia precyzyjnej regulacji prędkości obrotowej silników prądu przemiennego.
W przeszłości powszechnie wykorzystywano falowniki tyrystorowe. Cechują się one wysoką trwałością łączeniową oraz dużą częstością pracy.
Jednak ich główną i niezwykle istotną wadą jest to, że są one wrażliwe na zwarcia oraz przeciążenia co powoduje konieczność stosowania specjalnych układów zabezpieczających. W związku z tym zastępowane są one nowoczesnymi urządzeniami.
Budowa falownika
Mimo różnorodnych typów falowników niezależnie od ich producenta, serię czy rodzaj, urządzenia te zawsze składają się z podstawowych elementów.
W każdym modelu znajdziemy przede wszystkim prostownik. Może być on zasilany z jednej lub trzech faz napięcia przemiennego (AC), a na wyjściu prostownika generowane zostaje stałe napięcie pulsacyjne.
Prostowniki wykorzystywane do budowy falowników mogą być niesterowalne (4, 6 lub 12-sto pulsowe) lub sterowalne. Wówczas zbudowane w oparciu o tyrystory lub tyrystorowo-diodowe.
Kolejnym elementem, który znajdziemy w każdym falowniku niezależnie od producenta jest stopień pośredni. Można wyróżnić trzy rodzaje stopni pośrednich. Stopień 1 to stopień zamieniający napięcie wyprostowane na prąd słaby, stopień 2 stabilizuje i wygładza napięcie stałe poprzez odfiltrowanie składowej przemiennej z napięcia wyprostowanego.
Falownik MX2-A4004-E-EIP 0.4kW. Sklep Kajtech ©
Kolejnym, ostatnim stopniem jest stopień 3, który zamienia stałe napięcie w napięcie stałe o regulowanej wartości. W tym elemencie, czyi w stopniu pośrednim znajdują się również kondensatory oraz bloki kondensatorów elektrolitycznych, w których może zostać magazynowana energia prądu stałego.
Kolejnym elementem jest tzw. stopień końcowy. To właśnie tutaj generowana i kształtowana jest częstotliwość napięcia zasilającego silnik. W tym elemencie składowym znajdują się tranzystory mocy (IGBT), które są przełączane przez sygnały sterujące generowane w obwodzie sterowania i zabezpieczeń przemiennika.
Sygnały, których celem jest sterowanie pracą elementów mocy falownika mogą zostać generowane według określonych wcześniej algorytmów. W skład budowy falownika wchodzi również układ sterownia i zabezpieczeń.
Zajmuje się on sterowaniem końcowymi tranzystorami falownika, obwodu pośredniego lub prostownika. Pełnią one również funkcję ochronną dla obwodu mocy falownika i silnika oraz zbierają informacje o błędach i awariach.
Podział falowników
Ze względu na konkretne cechy możliwe jest dokonanie dokładnych podziałów falowników ze względu na ich charakterystykę. Ze względu na metodę sterowania można wyróżnić falowniki sterowane skalarnie i sterowane wektorowo.
Pierwszy rodzaj najczęściej stosowany jest w systemach napędowych zmiennomomentowych i cechuje się wysoką ekonomicznością. Sterowniki sterowane skalarnie wykorzystują minimalną ilość energii, dzięki czemu nie obniża się częstotliwość wyjściowa poniżej wartości zadanej.
Falowniki wektorowe są wykorzystywane w systemach napędowych stałomomentowych. Są w stanie optymalnie regulować moment obrotowy w zależności od wymagań maszyny oraz jej zastosowania. Ten typ napędu najlepiej się sprawdza przy niskich prędkościach obrotowych.
Budowa falownika.
W zależności od rodzaju źródła zasilania falowniki można podzielić na falowniki napięcia, które są zasilane ze źródła napięciowego oraz falowniki prądu, które są analogicznie zasilane ze źródła prądowego.
Falowniki napięcia posiadają u wejścia kondensator bądź baterię kondensatorów o dużej pojemności. Falowniki prądu posiadają przy wejściu dławik. Możliwy jest również podział przemienników częstotliwości ze względu na zasianie przemienników częstotliwości.
Wyróżniamy wówczas przemienniki częstotliwości zasilane 1-fazowo (230 V) z wyjściem 3-fazowym (3 x 230 V). Są one stosowane podczas pracy silników indukcyjnych trójfazowych ze znamionowymi parametrami, tam gdzie nie ma zasilania trójfazowego.
Drugim rodzajem falowników w tej kategorii są przemienniki częstotliwości zasilane 3-fazowo z wyjściem 3-fazowym (3 x 400 V).
