Falownik zasada działania

    W poprzednich artykułach przedstawiliśmy czym jest falownik oraz jakie są jego najważniejsze zastosowania. Dzisiaj skupimy się na zasadzie na jakiej opiera się działanie tych urządzeń. Jak wiadomo obroty silnika asynchronicznego prądu przemiennego zależą od częstotliwości tego prądu, w związku z czym zmiana prędkości obrotowej realizowana jest poprzez zmianę częstotliwości. Jednak dla poprawnego działania silnika, sama zmiana częstotliwości nie jest wystarczająca – dodatkowo wraz ze zmianą częstotliwości należy odpowiednio regulować napięcie zasilania silnika, tak aby zachować stały stosunek wartości napięcia do częstotliwości (U/f = const).

    Budowa falownika

    Nie będę tutaj zbyt szczegółowo wchodził w budowę falowników, gdyż będzie ona tematem osobnego artykułu, jednak dla właściwego zrozumienia zasady działania falownika istotne jest aby wiedzieć że układy i elementy wchodzące w skład przemiennika możemy podzielić na cztery grupy:

    • Prostownik – układ podłączony do jednej lub trzech faz zasilania – przekształcający napięcie przemienne AC na pulsacyjne napięcie stałe DC,
    • Układ pośredni – w zależności od typu przemiennika układ ten zmienia napięcie wyprostowane na prąd stały, stabilizuje i wygładza pulsujące napięcie stałe lub zmienia napięcie stałe na napięcie stałe o regulowanej wartości,
    • Falownik – układ ten przekształca napięcie stałe z układu pośredniego na napięcie  zasilania silnika o zadanej częstotliwości,
    • Układ sterowania i zabezpieczeń – pozwala na sterowanie pracą przemiennika – między innymi na ustawianie odpowiedniej częstotliwości zadanej przez operatora i pełni funkcje ochronne – zabezpiecza silnika i napęd przez przegrzaniem, przeciążeniem, utykiem itp.,

    Powyższe układy wchodzące w skład przemiennika częstotliwości obrazują w jaki sposób kolejno przekształcane jest napięcie podawane na wejście falownika. W pierwszym etapie konieczne jest wyprostowanie napięcia pochodzącego z sieci elektroenergetycznej, które standardowo jest napięciem przemiennym o częstotliwości 50Hz. Dopiero napięcie wyprostowane przekształcane jest końcowym etapie w układzie falownika w napięcie o określonej częstotliwości – ustawione np. przez operatora falownika.

    Falownik - zasada działania

    Falownik – zasada działania

    Kategorie: Falowniki Tags: Tagi:

    Do czego służy falownik ??

    W kontekście poprzedniego artykułu pt. – Co to jest falownik ?? , w celu uniknięcia nieporozumień zaznaczam że określenia “falownik” będziemy używać w kontekście techniki napędowej i pod tym określeniem będziemy rozumieć – urządzenie pozwalające na zmianę częstotliwości prądu przemiennego – przemiennik częstotliwości.

    Przejdźmy więc do meritum tego artykułu – mianowicie objaśnienia – do czego służy falownik ?? Powyżej napisałem że urządzenie to pozwala zmieniać częstotliwość prądu przemiennego, jednak jakie korzyści wynikają z tej zmiany częstotliwości ??

    Zasada działania falownika

    Prąd jaki jest dostarczany do naszych domów czy zakładów ma częstotliwość 50Hz – dla takiej częstotliwości standardowy czterobiegunowy elektryczny silnik asynchroniczny będzie obracał się z prędkością około 1500 obrotów na minutę, za pośrednictwem falownika jesteśmy w stanie poprzez zmianę częstotliwości prądu przemiennego regulować tą prędkość w zakresie 0 – 50 Hz (w szczególnym przypadku 0 – 87 Hz) z zachowaniem stałego momentu obrotowego. Zmniejszając częstotliwość prądu zasilającego silnik będziemy również zmieszać jego prędkość obrotową. Za pomocą falownika możemy również zwiększać częstotliwość prądu zasilającego silnik, jednak po przekroczeniu 50 lub 87 Hz prędkość silnika co prawda będzie nadal rosła, jednak jego moment obrotowy będzie spadał.

    Większość standardowych falowników oferuje maksymalną częstotliwość wyjściową na poziomie 400 – 650 Hz, jednak należy pamiętać aby takich wartości częstotliwości nie testować na typowych, nie przystosowanych do tak dużych prędkości obrotowych silnikach – co w najlepszym przypadku skończyło by się uszkodzeniem ich samych, lub co gorsza uszkodzeniem otaczających urządzeń i zranieniem ludzi.

    Falowniki – Zastosowania

    Do typowych zastosowań falowników można zaliczyć:

    • Wentylatory,
    • Pompy,
    • Sprężarki
    • Mieszadła,
    • Wirówki
    • Maszyny pakujące
    • Transportery, przenośniki taśmowe,
    • Wrzeciona
    • Bariery, bramy automatyczne

    i wiele wiele więcej…

    Przykłady Falowników wg Zastosowania

    Do konkretnych zastosowań powstały również wyspecjalizowane serie falowników – przykładowo:

    • Falowniki do wentylatorów:
      – LG serii iC5, iG5A, H100, S100, M100,
      – Lenze serii i510,
      – ABB serii ACS150,
      – Eura serii E800,
      – Yaskawa serii J1000, V1000,
    • Falowniki do pomp:
      – LG serii H100, S100 IP66,
      – Eura serii E800,
      – Danfoss Refrigeration Drive FC-103,
    • Falowniki do tokarek:
      – LG serii iC5, iG5A, S100, M100,
      – Siemens serii V20,
      – Sanyu serii SX1000, SX2000,
      – Yaskawa serii J1000, V1000,
    • Falowniki do wiertarek stołowych:
      – LG serii iC5, iG5A, M100,
      – Siemens serii V20,
      – Parker serii AC10,
      – Yaskawa serii J1000, V1000,
    • Falowniki do traków taśmowych:
      – LG serii iC5, iG5A, S100, M100,
      – Siemens serii V20,
      – Lenze serii i510,
      – ABB serii ACS150,

    Więcej modeli falowników wg danego zastosowania znajduje się pod linkiem: https://www.sklepfalowniki.pl/falowniki-zastosowania.html

    Falowniki - zastosowanie - przykłady
    Falowniki – zastosowania – przykłady
    Kategorie: Falowniki Tags: Tagi:

    Co to jest falownik ??

    Według książkowej definicji falownik jest to urządzenie pozwalające na zmianę prądu stałego (DC, ang. direct current) na prąd zmienny (AC, ang. alternating current) o regulowanej częstotliwości wyjściowej – w takim znaczeniu tego słowa falownikami są przykładowo wszelkiego rodzaju urządzenia powszechnie stosowane w naszych samochodach, które pozwalają na zmianę prądu stałego akumulatora na prąd zmienny o częstotliwości 50Hz, z jednoczesnym zwiększeniem wartości skutecznej napięcia z 12VDC na 230VAC, dzięki nim w czasie podróży samochodem mamy między innymi możliwość ciągłego korzystania z laptopa, który za pośrednictwem przetwornicy napięcia i standardowego zasilacza, jest na bieżąco ładowany z instalacji samochodowej.

    Falownik – potoczne określenie

    Jednak używając określenia “falownik” w języku potocznym najczęściej nie mamy na myśli opisanej powyżej przetwornicy napięcia czy innego urządzenia zmieniającego prąd stały na zmienny o regulowanej częstotliwości, ale myślimy raczej o urządzeniach, które poprawnie powinny być określane jako przemienniki częstotliwości.

    Przemienniki częstotliwości są urządzeniami pozwalającymi na zmianę częstotliwości prądu przemiennego. Na wejście przemiennika podawany jest prąd przemienny o określonej częstotliwości, natomiast na jego wyjściu otrzymujemy prąd przemienny o regulowanej częstotliwości, zakres tej regulacji jest różny w zależności od modelu przemiennika, najczęściej zawiera się w przedziale od 0,1 do 650Hz.

    Falowniki vs. przemienniki częstotliwości

    Jednak w tym przypadku teoria i książkowe definicje żyją swoim życiem, natomiast praktyka i powszechne stosowanie swoim. Falownikami powszechnie określa się wszelkie urządzenia do regulowanie prędkości obrotowej silników elektrycznych i określenie to jest na tyle powszechnie stosowane, że wykorzystują go zarówno klienci poszukujący “falownika”, ich użytkownicy i instalatorzy, ale także producenci (np. firma Parker w swoich materiałach informacyjnych) i dystrybutorzy (np. czołowy dystrybutor  falowników LG – sklepfalowniki.pl).

    Taka sytuacja może jednak prowadzić niekiedy do problemów i nieporozumień, szczególnie w chwili obecnej kiedy coraz większą popularność zdobywają odnawialne źródła energii na czele z fotowoltaiką, w których to wykorzystuje się falowniki zmieniające prąd stały pochodzący z paneli PV na prąd przemienny o częstotliwości 50Hz, który następnie może być sprzedany do sieci energoelektrycznej lub wykorzystany na własne potrzeby. Poszukując falowników tego typu, po wpisaniu frazy “falowniki” w popularnych wyszukiwarkach otrzymamy listę stron, które w gruncie rzeczy zawierają informację, oferują sprzedaż lub doradztwo odnośnie przemienników częstotliwości, nie zaś falowników wykorzystywanych w instalacjach PV.

    Podsumowanie

    Podsumowując – falownik jest to urządzenie zmieniające prąd stały na prąd przemienny o regulowanej częstotliwości, natomiast przemiennik częstotliwości jest to urządzenie zmieniające częstotliwość prądu przemiennego. Jako ciekawostkę dotyczącą przemienników częstotliwości można dodać, że jednym z elementów, z których są zbudowane są właśnie falowniki – co ma związek z zasadą ich działania, ale o tym napiszemy już wkrótce, w kolejnych artykułach.

    Kategorie: Falowniki Tags: Tagi: