Frequentieregelaar

De snelheid van een motor kan men regelen met de voedingsfrequentie. Door deze variabel te maken, wijzigt het toerental van de motor. Het net levert een spanning met een constante frequentie van 50 Hz, zodat vermogenelektronica nodig is om de motor een frequentie aan te bieden die continu instelbaar is tussen 0 Hz en bijvoorbeeld 400 Hz.

Een frequentie-omvormer bestaat uit een gelijkrichter, een tussenkring en een wisselrichter. De gelijkrichter vormt de wisselspanning van het net om tot een constante gelijkspanning. Deze gelijkspanning wordt de tussenkring genoemd. De gelijkrichter is meestal een diodegelijkrichter. Soms wordt een gestuurde gelijkrichter gebruikt, waardoor de energie van de tussenkring naar het net kan terugstromen. De tussenkring bestaat uit een condensator parallel met de gelijkrichter.

Uit de constante gelijkspanning wordt via een wisselrichter een wisselspanning verkregen die in grootte en frequentie regelbaar is.

Voor een goede werking van de motor mag de flux zijn nominale waarde niet overschrijden anders wordt de magnetisatiestroom te groot en wordt het blikpakket van de motor in verzadiging gestuurd. Indien men de motor aanstuurt met een frequentie lager dan de nominale, moet de aangelegde spanning dalen om de flux op zijn nominale waarde te houden. Met andere woorden bij frequenties lager dan de nominale frequentie moet de verhouding spanning-frequentie constant gehouden worden volgens onderstaande formule:

Uf1 / Uf2 = f1 / f2

Tot 50 Hz. wordt de spanning dus evenredig met de frequentie geregeld. Maar de frequentieregelaar kan frequenties tot 400 Hz opwekken. Het is alleen niet mogelijk om een hogere spanning aan de uitgang te krijgen dan de inkomende spanning. Dit betekend dat de frequentie wel verhoogd kan worden maar dat de spanning niet hoger wordt dan 400 V. De V/Hz lijn boven de 50 Hz. wordt dus een horizontale lijn. Hierdoor zal het koppel van de motor boven de 50 Hz afnemen bij een gelijkblijvend vermogen. De motor kan nu ook minder overbelasting verdragen omdat het kipkoppel nu veel dichter bij het nominale koppel ligt. Hierdoor kan een motor door schok belasting op eens tot stilstand komen. ook mechanische beperkingen gaan bij hogere snelheden een rol spelen

Maar ook lage frequenties kunnen problemen geven, standaard zijn motoren voorzien van een koelventilator die door de motor zelf wordt aangedreven, dit betekend voor de ventilator dat de luchtopbrengst kwadratisch met het toerental toeneemt. Hierdoor heeft de koelventilator bij gebruik onder de 20 Hz. niet genoeg luchtopbrengst om de motor bij het volle koppel te koelen. Een richtlijn is dat bij gebruik onder de 5 Hz. het koppel niet hoger dan 60 % mag zijn. Wanneer er toch een hoger koppel nodig is moet er een ventilator met eigen aandrijving toegepast worden.

Motor-frequentieregelaar

Fig 1. Hoofdstroomschema driefasenmotor met frequentieregelaar

Om voor iedere fabrikant de aansturing en parametrering te beschrijven voert te ver, daarom een paar voorbeelden

Mitsubishi FRE serie

Input

STF Sturing rechtsom

STR Sturing linksom

RH Hoge snelheid

RM Midden snelheid

RL Lage snelheid

MRS Snelle stop

RES Reset

Analog Analoog in

Output

Fault Storingsmelding

Run Motor draait

FU Frequentie detectie

Siemens Simovert

Input

DIN1 Ingang 1

DIN2 Ingang 2

DIN2 Ingang 3

Analog Analoog in

Output

RL1 Storingsmelding

Let op deze contacten kunnen door programmering andere functies toegewezen krijgen