Dodatkowe elementy

Przemienniki częstotliwości zapewniają szeroki zakres regulacji parametrów pracy silników, od 0 do typowo 100‒120% znamionowej prędkości obrotowej i nawet 150% znamionowego momentu obrotowego przy obniżonej prędkości. Są dostępne w wielu różnych wersjach, na przykład o mocy od ułamków kW do kilku MW. Przemienniki częstotliwości to zazwyczaj niezależne urządzenia, chociaż w silniki o mniejszych mocach, rzędu kilku kW, mogą być też wbudowywane. Niektóre modele mogą zasilać kilka silników jednocześnie, zazwyczaj z automatycznym wyrównywaniem poziomu obciążenia między współpracującymi silnikami. Standardowo mają również wbudowane regulatory PID.

Rys. 3. Sterowanie wektorowe

Integralną częścią przemienników bywają wyjściowe filtry sinusoidalne, stanowiące zabezpieczenie przed odbiciami napięcia (patrz: ramka). Te są niepożądane, bo stają się przyczyną nadmiernych naprężeń izolacji silników i powstawania szkodliwych prądów łożyskowych. Ponadto bez filtrów na wyjściu wyższe harmoniczne generowane podczas kluczowania falownika wywołują nagrzewanie się silnika. Wyższy jest także poziom hałasu tego ostatniego. Dzięki wbudowanym wyjściowym filtrom sinusoidalnym silniki można eksploatować bez konieczności zmniejszania ich parametrów znamionowych. Problemem nie są również długie kable łączące silnik z przemiennikiem. Poza tym na rynku dostępne są przemienniki ze zintegrowanymi transformatorami wejściowymi. Wybór takiego modelu upraszcza montaż oraz uruchamianie napędu.

Jakie kable do przemienników częstotliwości?

Kable przemienników częstotliwości powinny charakteryzować się jak najmniejszą impedancją. Po pierwsze, wtedy z napędu do silnika przekazywana jest maksymalna moc używana do wykonania użytecznej pracy. Ponadto stworzenie ścieżki uziemienia o niskiej impedancji pomiędzy silnikiem a przemiennikiem jest niezbędne do zmniejszenia różnic potencjałów, a tym samym ograniczenia prądów wspólnych.

Używanie nieekranowanych kabli w napędach z przemiennikami częstotliwości trzeba ograniczyć do minimum albo całkowicie wyeliminować, gdyż stanowią niekontrolowaną ścieżkę do uziemienia dla sprzęganych z nimi zaburzeń. Kable bez ekranu są szczególnie niezalecane w sąsiedztwie również nieekranowanych kabli komunikacyjnych.

Jeżeli mimo to zakłócenia, których źródłem są kable przemienników częstotliwości, są problemem, należy zweryfikować sposób ich prowadzenia względem okablowania, które zakłócają. Wrażliwe na zaburzenia są zwłaszcza kable z sygnałami sterującymi i pomiarowymi, dlatego należy zapewnić możliwie największą odległość pomiędzy nimi a kablami napędu z przemiennikiem częstotliwości. Zaleca się, by dystans ten w przypadku ekranowanych kabli z sygnałami sterującymi i pomiarowymi wynosił co najmniej 30 centymetrów, a w przypadku tych nieekranowanych był trzy razy większy. Jeżeli tego warunku nie można spełnić, należy przynajmniej zminimalizować liczbę oraz długość odcinków, na których problematyczne okablowanie biegnie równolegle. Aby ograniczyć sprzęganie zaburzeń w przypadku kabli, które muszą się przeciąć, zaleca się ich skrzyżowanie prostopadle w jednym punkcie.

Ważna właściwość izolacji kabla to stała dielektryczna. Powinna mieć jak najmniejszą wartość, aby miał on małą pojemność, co zminimalizuje odbicia napięcia z silnika z powrotem do napędu. Poza tym izolacja o małej stałej dielektrycznej zmniejsza energię zmagazynowaną w kablu, a tym samym zwiększa krytyczną odległość, przy której fala odbita nakłada się na tę padającą. Pozwala to na podłączenie silnika do napędu dłuższym kablem. Materiałem, który spełnia ten wymóg, jest XLPE. Zastosowanie izolacji z tego materiału zmniejsza również prawdopodobieństwo, że kabel ulegnie zniszczeniu na skutek wyładowań koronowych – inaczej niż w przypadku PVC, który ulega pod wpływem wysokiej temperatury stopieniu; na powierzchni XLPE pod wpływem ciepła powstaje bowiem izolująca termicznie zwęglona warstwa. Hamuje ona dalszą degradację kabla.