Co je to měnič kmitočtu?

Měniče kmitočtu jsou také známé jako invertory, měniče s proměnlivou rychlostí (VSD), měniče s proměnlivou frekvencí (VFD) a střídavé měniče.

Měniče kmitočtu slouží k řízení asynchronních motorů, které jsou nejběžnějšími motory používanými v průmyslu. Tyto motory jsou robustní, vyžadují jen velmi malou údržbu, mají vysokou ochranu před vlivy okolního prostředí a lze je snadno vyrobit. 

Když se asynchronní motor připojí přímo k síťovému napájení, rychle se rozběhne a potom se otáčí konstantní rychlostí, která závisí na kmitočtu elektrického napájení a konstrukci motoru.

U některých aplikací je konstantní rychlost přijatelná s tím, že požadované úrovně rychlosti lze dosáhnout pomocí vhodné převodovky. U mnoha aplikací však prudké zrychlení, nebrzděné zpomalení a nemožnost měnit rychlost, případně točivý moment, představují vážný problém. Měniče kmitočtu poskytují řešení: mění napětí a kmitočet přivedené na motor. Mohou pracovat ve dvou režimech a to buď v otevřené smyčce (bez zpětné vazby) nebo v uzavřené smyčce (se zpětnou vazbou). Obě tyto metody mají své výhody a nevýhody:

Otevřená smyčka

Režim otevřená smyčka představuje nejjednodušší způsob řízení asynchronních motorů. Jelikož rychlost motoru závisí na kmitočtu napájení, požadované rychlosti motoru lze jednoduše dosáhnout změnou napětí a kmitočtu. Tato metoda je známá jako řízení dle křivky U/f (skalární režim). Hlavními nevýhodami tohoto způsobu řízení je malá přesnost a slabý točivý moment při nízkých rychlostech.

Proto byl podniknut rozsáhlý výzkum pro zlepšení vlastností měničů kmitočtu s otevřenou smyčkou. Technologie vektorového řízení s otevřenou smyčkou (pseudovektorový režim) a přímého řízení točivého momentu (DTC) pracují s náhradním modelem motoru v reálném čase, aby kompenzovaly širokou řadu faktorů, které ovlivňují rychlost a točivý moment na hřídeli. Výsledkem těchto metod je velké zlepšení výkonu a přesnosti, avšak při nízké rychlosti mohou být vlastnosti pro některé aplikace nedostačující.

Regulace rotorového toku (RFC) je nová metoda řízení pro měniče s otevřenou smyčkou, která poskytuje zlepšenou stabilitu a větší dynamicku. Klepnutím sem získáte více informací.

Měniče s otevřenou smyčkou se používají v případech, kdy se od motoru nevyžaduje zatížení při nulové nebo nízké rychlosti a není důležitá přesnost točivého momentu a rychlosti. Mezi typické aplikace patří:

• čerpadla
• ventilátory
• dopravníky
• mísicí stroje
• odstředivky

Řízení s uzavřenou smyčkou

Řízení s uzavřenou smyčkou používá zpětnou vazbu a to prostřednictvím čidla rychlosti a polohy, připojeného k hřídeli motoru.

Výsledkem je stabilní a přesné řízení rychlosti a točivého momentu s vysokou dynamikou a to z klidového stavu až po maximální rychlost. Mezi typické aplikace patří:

• jeřáby a zvedáky
• výtahy
• navíjení
• manipulace s materiálem
• testování v automobilovém průmyslu
• protlačování

Inteligentní měniče

Control Techniques je přední společnost na trhu s inteligentními měniči; tím jsou míněny měniče, které jsou standardně nebo volitelně vybaveny programovatelnými řídicími jednotkami pro automatizaci nebo řízení polohy. Inteligentní měniče přinášejí značné výhody: jelikož je řídicí jednotka umístěna přímo v měniči, eliminují se tím zpoždění při komunikaci, čímž se zvýší výkon v automatizačních i polohových aplikacích. Odpadá tak potřeba externích řídicích jednotek, čímž se ušetří místo na panelu. Všechny měniče Unidrive SP, Commander SK, Digitax ST a Mentor II jsou považovány za inteligentní.

Úspora energie

Efektivnějším provozem motorů lze podle odhadů dosáhnout až 20% úspory energie. Použití měničů kmitočtu v určitých aplikacích, jako jsou zejména ventilátory a čerpadla, může mít výrazný vliv na spotřebu energie. Jelikož motory spotřebovávají odhadem dvě třetiny elektrické energie v průmyslu, měniče kmitočtu tvoří klíčovou součást každého programu na snížení emisí vypouštěných elektrárnami do ovzduší.