Sagedusmuundur – kuidas valida õiget sagedusmuundurit

Mida sagedusmuundur teeb?

Võrku ühendatud asünkroonmootor töötab peaaegu konstantse kiirusega – neljapooluseline mootor 50 Hz juures veidi alla 1500 p/min. Sagedusmuundur alaldab võrgupinge DC-vahelülis alalispingeks. Seejärel loob IGBT-transistoridega vaheldi uue kolmefaasilise pinge, mille sagedus ja pinge on vabalt valitavad. Nii saab mootori kiirust täielikult reguleerida ning käivitused ja seiskamised on sujuvad. Muundur juhib nii asünkroonmootoreid kui ka püsimagnetmootoreid (PM-mootoreid), mis on tõhusamad, kuid tavaliselt ei saa otse võrgust töötada.

Miks kiiruse reguleerimine energiat säästab?

Tsentrifugaalpumpades ja ventilaatorites kasvab võimsusvajadus ligikaudu kiiruse kuubiga. 80-protsendilise kiiruse juures vajab mootor teoreetiliselt vaid umbes poolt võimsusest. Drosselreguleerimise korral töötab mootor täiskiirusel ja energia läheb kaotsi ventiilis või siibris. Staatiline tõstekõrgus või vasturõhk vähendab säästu, kuid sageli on see siiski suur.

Kus sagedusmuundureid kasutatakse?

• Hooned – ventilaatorid, tsirkulatsioonipumbad ja jahutid ventilatsiooni- ja küttesüsteemides.
• Vesi ja reovesi – pumplad ning puhastusjaamade puhurid. Sujuv käivitus ja seiskamine vähendavad hüdraulilisi lööke.
• Tehased ja masinaehitus – konveierid, segistid, ekstruuderid ja kompressorid.
• Tõsteseadmed – sildkraanad, pukk-kraanad ja liftid, kus muundur juhib piduri järjestust.
• Energeetika ja meresõit – elektrijaamade jahutusveepumbad ja laevade vintsid.

V/f-juhtimine või vektorjuhtimine?

PM-mootorid vajavad üldjuhul vektorjuhtimist. Kasutuselevõtul mõõdab automaathäälestus mootori andmed. Ära jäta seda vahele.

Mõõtmestamine – vool, ülekoormus ja koormustüüp

Lähtu mootori nimivoolust. Kahe 15 kW mootori vool võib erineda sõltuvalt pooluste arvust ja kasutegurist.

Paljudel muunduritel on kaks nimiväärtust: tavakoormus (ND, normal duty) muutuva pöördemomendiga koormustele, nagu pumbad ja ventilaatorid, ning raskekoormus (HD, heavy duty) konstantse pöördemomendi ja raskete käivituste jaoks, nagu konveierites ja segistites. Tavaliselt lubab tavakoormus 110 % ülekoormust 60 sekundi jooksul ja raskekoormus 150 % 60 sekundi jooksul. Tõstmine vajab täielikku pöördemomenti seisu ajal, mehaanilise piduri juhtimist ja sageli enkoodrit.

Nimiväärtused kehtivad kindlal temperatuuril, kõrgusel merepinnast ja lülitussagedusel. Kuum juhtkilp, üle 1000 meetri kõrgus või suurem lülitussagedus tähendavad sageli, et muunduri koormatavust tuleb vähendada.

Pidurdamine ja energia tagastamine

Kui mootor pidurdab või langetab koormust, töötab see generaatorina. Energia voolab tagasi DC-vahelülisse ja pinge tõuseb, kuni muundur lülitub ülepinge tõttu välja.

• Pidurdustakisti – pidurduskatkesti (brake chopper) lülitab sisse takisti, mis muudab energia soojuseks. Lihtne ja odav. Väiksematel muunduritel on pidurduskatkesti sageli sisse ehitatud.
• Rekuperatiivne pidurdusmoodul – tagastab energia võrku. Tasub end ära sagedase pidurdamise korral kraanades, liftides ja tsentrifuugides.
• Aktiivne sisendaste (Active Front End) või maatriksmuundur – muundur ise tagastab energia võrku ja tarbib võrgust peaaegu siinuselist voolu väga väikeste harmoonikutega.

EMC, mootorikaabel ja laagrivoolud

Muunduri kiire lülitamine tekitab kõrgsageduslikke häireid ja alaldi tekitab võrgu harmoonikuid. Standard EN 61800-3 jagab ajamisüsteemid kategooriatesse:

• Varjestatud mootorikaabel – ühenda varje mõlemas otsas kogu ümbermõõdu ulatuses (360°) EMC-kaablitihenditega.
• Pikad kaablid – peegeldused võivad tekitada mootori juures pingepiike kuni kahekordse DC-vahelüli pingeni. Kui tootja piirpikkus on ületatud, kasuta dV/dt- või siinusfiltrit.
• Rikkevoolukaitse – EMC-filter põhjustab lekkevoolu ja rike võib tekitada maasse alalisvoolu. Kolmefaasilised muundurid vajavad sageli B-tüüpi rikkevoolukaitset.

Laagrivoolud tekivad, kui muunduri ühisfaasipinge laeb end tühjaks läbi mootori laagrite ja söövitab laagrirõngastesse vaod. Laager võib siis mõne kuuga rikki minna. Risk kasvab koos mootori suurusega. Vastumeetmed on isoleeritud laagrid, võlli maandusrõngas, ühisfaasifiltrid ja õige varjestus.

Side, STO ja paigaldus

Lihtsates süsteemides kasutatakse digitaalseid sisendeid ja 0–10 V või 4–20 mA seadesignaali. Tänapäeva masinates kasutatakse tavaliselt võrku: PROFINET Siemensi keskkonnas, EtherNet/IP Rockwelli puhul, EtherCAT liikumisjuhtimisega masinates ning Modbus või BACnet pumplates ja hoonetes. Juhtimissüsteem saab siis lugeda ka voolu, pöördemomenti, energiatarbimist ja häireid.

STO (Safe Torque Off) eemaldab mootori pöördemomendi kahe sõltumatu kanali kaudu. Funktsioon on määratletud standardis IEC 61800-5-2 ja vastab standardi IEC 60204-1 seiskamiskategooriale 0. Ohutuskaardiga saad ka funktsiooni SS1, mis tähendab juhitud seiskamist ja seejärel STO-d. STO ei asenda lahklülitit – mootorikaablis on endiselt pinge.

Enamik muundureid on IP20 kaitseklassiga ja mõeldud juhtkilpi paigaldamiseks, kus mõni protsent võimsusest muutub soojuseks, mis tuleb ära juhtida. Tehasesse otse paigaldamiseks on saadaval IP55 mudelid.

Levinud vead

1. Muundur valitakse kW järgi. Paljude poolustega või madala kasuteguriga mootor tarbib rohkem voolu kui sama võimsusega neljapooluseline mootor.
2. Kontaktor katkestab mootoriahela töö ajal. See võib kahjustada muunduri väljundastet. Peata kõigepealt STO või seiskamiskäsuga.
3. Pidurdusvajadus unustatakse. Suur ventilaator või allamäge liikuv konveier võib iga seiskamise ajal ülepinge tõttu välja lülituda.
4. Mootor töötab pikalt madalal kiirusel ja suure pöördemomendiga. Omaventilatsiooniga mootor kuumeneb siis üle. Kasuta eraldi jahutusventilaatorit või suuremat mootorit.

Sagedusmuundurid SCN-ilt

Pakume Yaskawa sagedusmuundureid: üldotstarbelised mudelid alates 0,1 kW-st, suure jõudlusega muundurid kuni 630 kW ning spetsiaalsed mudelid hoonetele, kraanadele ja liftidele, lisaks rekuperatiivsed pidurdusmoodulid ja maatriksmuundur U1000. Räägi meile mootorist, koormusest ja keskkonnast ning aitame valida suuruse ja lisavarustuse.

Näiteid meie valikust

Korduma kippuvad küsimused

Mis vahe on sagedusmuunduril ja sujuvkäivitil?

Sujuvkäiviti tagab ainult sujuva käivituse, seejärel töötab mootor täiskiirusel. Sagedusmuundur reguleerib kiirust kogu aeg ja saab seetõttu energiat säästa.

Kas tavalist mootorit saab sagedusmuunduriga kasutada?

Jah, enamiku tänapäeva asünkroonmootoritega saab. Pikkade kaablite, 690 V toite ja suurte mootorite korral kontrolli mootori isolatsiooni ja kaitset laagrivoolude eest.

Mida tähendab STO sagedusmuunduril?

Safe Torque Off – ohutusfunktsioon, mis eemaldab mootori pöördemomendi kahe sõltumatu kanali kaudu. See ei asenda elektritööde jaoks lahklülitit.

Kas sagedusmuundur võib töötada ühefaasilise toitega?

Jah, väiksemad muundurid võtavad sisendiks ühefaasilise 230 V ja annavad mootorile siiski kolmefaasilise pinge. Mootor ühendatakse siis tavaliselt kolmnurka.