Hvordan fungerer: Frekvensomformeren

Frekvensomformeren er en underartikkel av el-komponenter.

Aquadrive-frekvensomformere fra Danfoss

Frekvensomformeren får stadig større betydning i automatisering og industri. Derfor er det naturlig for alle som er interessert i dette å kunne litt grunnleggende om hvordan en frekvensomformer fungerer og hva oppgaver den er i stand til å utføre.

Virkemåte

Frekvensomformeren baserer seg på å få en vekselsspenning inn, glatte den til en likespenning for så å gjøre den om til vekselsspenning igjen med ny frekvens. Hva ut-frekvensen skal være kan bestemmes av kontrollkretsen i omformeren. Denne kretsen kan ha både digitale og analoge inn- og utganger. Derfor kan de fleste frekvensomformere bli fjernstyrt.

Illustrasjon av frekvensomformeren sin virkemåte

Det er ikke uvanlig å programmere frekvensomformere direkte på en skjerm. De fleste frekvensomformere setter krav til en del parameter som må legges inn. Motordata fra motorens merkeskilt, kontrollkilde (digitale/analoge innganger, buss), frekvensområde (største og minste frekvens) og rampetid.

Det er også forskjell på frekvensstyring av synkron- og asynkronmotorer. Synkronmotorer sitt turtall vil være lik skiftingen av magnetfeltet rundt rotoren (frekvensen på nettspenningen, for eksempel 50Hz).  Dette kan vises med formelen:

N=f*60/p

Turtallet til en synkronmotor vil være lik formelen over hvor N er turtall per minutt, f er frekvens og p er polpar. Turtallet til en asynkronmotor vil være litt lavere. Det er også mulig å regne ut, men jeg legger ikke ved formelen her.

Bruksområder

Frekvensomformeren har mange bruksområder. En frekvensomformer kan trinnløst styre turtallet til en AC-motor ved å øke eller redusere spenningsfrekvensen til motoren. Vekselstrømsmotorer sitt turtall bestemmes hovedsakelig av antall polpar (par med elektromagneter per fase) og frekvensen på tilført spenning. Om man for eksempel kobler på ei vifte eller ei pumpe til en motor som skal kunne gå med ulike hastigheter så er en frekvensomformer ypperlig.

Den kan brukes til å mykstarte og mykstoppe en motor. Ettersom startstrømmen til en motor kan være opp mot 7 ganger merkestrømmen så vil man med en frekvensomformer kunne starte den med lavere startstrøm og samtidig få mindre slitasje på motoren og påkoblet last som for eksempel ei pumpe.

Om spenningstilførselen har varierende frekvens vil en frekvensomformer kunne regulere det slik at motoren vil få konstant ønsket frekvens. Dette er essensielt der turtall på motoren er viktig og man har flytende frekvens eller flere ulike spenningstilførsler. Dette kan for eksempel være på en båt med mulighet for landstrøm.

Fordeler og ulemper

Det er mange fordeler med frekvensomformere, men det kommer dessverre med noen bakdeler.

Innkjøps- og monteringskostnadene til en frekvensomformer kan være relativt høye.

Hovedårsaken til at monteringskostnader øker er på grunn av EMI (elektromagnetisk interferens). En frekvensomformer er en av verstingene når det komme til å skape elektromagnetisk støy. Dette skjer både via ledninger og i luft. Det kan derfor være nødvendig med kabel med skjerm, EMC-nippler eller tilsvarende, drosler og RC-filter.

En frekvensomformer vil også kunne redusere virkningsgraden til en motor dramatisk om den går med et uoptimalt turtall. Det kan også gjøre at motoren ikke får tilstrekkelig kjøling ettersom kjøleviften også vil gå saktere. Dette kan på sikt redusere motorens levetid.

Oppsummering

Som en oppsummering kan man si at frekvensomformeren er et veldig viktig verktøy i automatisering og industrialisering med mange fordeler og noen markante baksider.