Zasada działania falownika

Autor: Tomasz Wlazło

Dział Napędów CES

Przemienniki częstotliwości, zwane dalej falownikami są to urządzenia elektryczne  wchodzące w skład systemów napędowych, których zadaniem jest sterowanie oraz płynna regulacja prędkością obrotową silników elektrycznych klatkowych i asynchronicznych.
Obroty silnika wprost zależą od częstotliwości prądu zasilającego, dlatego zmiana prędkości obrotowej uzyskuje się poprzez zmianę częstotliwości - im mniejsza wartość częstotliwości, tym mniejsze obroty silnika. W falowniku zmieniamy nie tylko częstotliwość ale również napięcie zasilające silnik. Wzrost chwilowej wartości napięcia na danej fazie powoduje wzrost siły przyciągania lub odpychania danego fragmentu rotora, co powoduje zmianę jego pozycji. Im zmiany napięcia sterującego szybsze, tym szybciej będzie się zmieniać pozycja wirnika względem stojana, a w konsekwencji ruch obrotowy. Dzięki temu możemy nie tylko regulować prędkość obrotów wirnika ale również momenty obrotowe na wale. Odpowiednio dobrane parametry (częstotliwość i napięcie) zabezpieczają silnik przed przegrzaniem.
Falowniki, ze względu na metody sterowania dzielimy na :
- sterowanie skalarne (U/f)
- sterowanie wektorowe (wektorem strumienia)
Falowniki z algorytmem U/f stosuje się tam, gdzie nie wymagana jest bardzo dokładna regulacja prędkości obrotowej oraz tam gdzie moment obciążenia maleje wraz z prędkością lub jest względnie stały w pełnym przedziale zmian (wentylatory, pompy, dmuchawy, taśmociągi).

Falowniki ze sterowaniem wektorowym stosujemy, tam gdzie zależy nam na precyzyjnym utrzymaniu zadanej prędkości obrotowej, a w szczególności regulacji momentu obrotowego silnika. Sterowanie wektorowe polega na oddzielnym sterowaniu momentem i strumieniem uzwojenia w silniku. Takie sterowanie silnika pozwala na utrzymywanie stałej wartości momentu w całym zakresie regulacji prędkości, także przy bardzo małych częstotliwościach zasilania na poziomie 0,5 Hz.