Opšte o frekventnim regulatorima
Frekventni regulatori su elektronski uređaji koji omogućavaju upravljanje brzinom trofaznih asinhronih motora pretvarajući ulazni mrežni napon i frekvenciju, koji su fiksirane vrednosti, u promenljive veličine. Frekventni regulator je termin koji se odomaćio kod nas. Postoji mnoštvo
naziva za ove uređaje u engleskoj terminologiji, kao što su Adjustable Speed Drives, Variable Frequency Drives (VFD), Inverter itd. Pored osnovne funkcije upravljanja brzinom AC motora, frekventni regulatori integrišu i brojne druge funkcionalnosti kao što su: zaštita motora, alarmiranje, procesno upravljanje u zatvorenoj petlji (na primer održavanje konstantnog pritiska u cevi), mogućnosti podešavanja brzine i kontrola rada putem raznih interfejsa (ručno preko tastera na samom regulatoru ili daljinski povezivanjem na komunikacione interfejse kao što su RS485 MODBUS, PROFIBUS, itd.).
Ispravljač pretvara mrežni AC napon u pulsirajući DC napon. Međukolo stabiliše ovaj DC napon i stavlja ga na raspolaganje invertoru. Invertor generiše frekvenciju napona na motoru (DC napon ponovo pretvara u kontrolisani AC napon). Upravljačko kolo prima i šalje signale iz ispravljača, međukola i invertora. To je mikroprocesorski sistem koji na osnovu svojih algoritama upravljanja definiše pobudu za motor kako bi se dobio željeni odziv.
Zbog sve većeg učešća automatike u industriji, postoji konstantna potreba za automatskim upravljanjem, a neprekidno povećanje brzine proizvodnje i bolje metode za poboljšanje stepena korisnosti pogona se stalno razvijaju i unapređuju. Elektromotori su danas važan standardan industrijski proizvod. Sve dok se nisu pojavili frekventni regulatori nije bilo moguće u potpunosti upravljati brzinom trofaznog AC motora. Pored pune kontrole brzine AC motora, korišćenje frekventnog regulatora nudi i brojne druge prednosti:
- Ušteda energije je pogotovo u današnje vreme jedan od prioritetnih zahteva. Ovo se pre svega odnosi na pogone sa pumpama i ventilatorima, gde je utrošak energije srazmeran trećem stepenu brzine. Na primer, pogon koji radi sa polovinom brzine troši samo 12.5% nominalne snage.
- Podešavanje brzine u procesu proizvodnje pruža brojne prednosti u pogledu povećanja produktivnosti, smanjenja troškova održavanja, itd.
- Broj startovanja i zaustavljanja mašine može se punom kontrolom brzine drastično smanjiti. Korišćenjem laganog ubrzavanja i usporavanja, izbegavaju se naprezanja i nagli udari u mašinskim sklopovima.
- Uz smanjenje troškova održavanja, poboljšava se radno okruženje.
Kao što je rečeno, frekventni regulatori kontrolišu brzinu rada motora menjanjem frekvencije napona motora. Sinhrona brzina (brzina obrtanja magnetnog polja statora u obrtajima po minuti,RPM) iznosi:
SinhronaBrzina = 120* Frekvencija/ Broj Polova Motora
Nominalna brzina obrtanja motora predstavlja brzinu obrtanja osovine motora sa nominalnim opterećenjem i pri nominalnoj frekvenciji napona napajanja (50 Hz). Ova brzina je nešto manja od sinhrone brzine, a razlika se naziva klizanje (slip), i uslov je za stvaranje obrtnog momenta. Na primer, sinhrona bzina četvoropolnog motora je 1500 RPM, a nominalna brzina motora može biti npr. 1460 RPM. Dakle, menjanjem frekvencije, može se menjati brzina motora. Frekventni regulator kontroliše zajedno izlaznu frekvenciju i napon prema slici 1.2, održavajući konstantan
odnos napon/frekvencija (volt/hertz). Momenat koji se stvara je direktno srazmeran ovom odnosu, što znači da je na svim brzinama (do nominalne brzine) momenat konstantan i jednak je nominalnom momentu. Ovo znači da motor na svim brzinama može da isporuči pun momenat. Regulator može da napaja motor i sa frekvencijama iznad nominalne (50 ili 60Hz), ali u tom slučaju nije moguće dalje povećavanje napona. U tom slučaju se momenat smanjuje, pa postoji mogućnost da motor na većim brzinama ne može da isporuči dovoljan momenat za pokretanje datog opterećenja.
