Falowniki skalarne

Falowniki skalarne to przemienniki częstotliwości pracujące z algorytmem U/f. Ich zastosowanie zaleca się w przypadku aplikacji, które nie wymagają bardzo precyzyjnej regulacji prędkości obrotowej. Falowniki te sprawdzają się również, gdy moment obciążenia zmniejsza się razem z prędkością lub utrzymuje się na względnie stałym poziomie w całym zakresie zmian. Bogatą ofertę tych przemienników częstotliwości posiada sklep internetowy Magsteron, w którym znajdziesz modele różnych producentów.

Jak działają falowniki skalarne?

Falowniki skalarne pozwalają na równoczesne sterowanie jednym lub kilkoma silnikami. Przemienniki częstotliwości działające z algorytmem U/f regulują prędkość obrotową, dokonując zamiany częstotliwości napięcia zasilania obsługiwanej jednostki. Sterowanie prędkością obrotową odbywa się na skutek zamiany częstotliwości zasilania samych uzwojeń silnika. Aby utrzymać względnie stały moment obrotowy, odbywa się również proporcjonalna do zmian częstotliwości modyfikacja napięcia podawanego na zaciski silnika. Falownik taki działa poprzez zadawanie napięcia o ustalonej częstotliwości. Prędkość obrotowa wału silnika nie jest całkowicie proporcjonalna do częstotliwości, ze względu na poślizg spowodowany różnicami w prędkościach wirowania pola w silniku oraz obrotów wału.

Sterowanie

W sterowaniu skalarnym występuje stała zależność U/f. W przypadku takich falowników algorytmy sterowania zawsze dobierane są na podstawie zależności związanych ze stanem ustalonym. Do najczęściej spotykanych należą układy sterowania skalarnego, w których do uzyskania stabilizacji strumienia wykorzystuje się charakterystyki statyczne. Nastawienia wymagają jedynie amplitudy, a także kątowe prędkości częstotliwości wektorów napięć przestrzennych, strumieni oraz prądów silnika indukcyjnego. W takim przypadku spadek mocy występuje razem ze spadkiem częstotliwości, którą odzwierciedlają obroty silnika. Sama częstotliwość poślizgu oraz prędkość mechaniczna nie są kontrolowane precyzyjnie, co może prowadzić do przeciążeń falownika oraz występowania błędów.

Rodzaje sterowania

Sterowanie to może mieć charakterystykę liniową lub kwadratową. Ta pierwsza znajduje zastosowanie w przypadku używania przemiennika do przenośników czy transporterów, a druga do wentylatorów czy pomp. Charakterystyka liniowa jest najbardziej typową zależnością, jaka występuje między częstotliwością i napięciem wyjściowym. Nowoczesne falowniki pozwalają na punktowe lub całkowite kształtowanie krzywej, zgodnie z wymaganiami danej aplikacji napędowej. W ten sposób możesz uruchomić bardziej zaawansowane operacje. Charakterystyka kwadratowa opiera się natomiast na wzroście częstotliwości oraz związanym z tym wzrostem napięcia do kwadratu. Niektórzy producenci falowników wyposażają swoje urządzenia w charakterystyki kwadratowe ze stałym momentem początkowym, co przyczynia się do oszczędności energii.

Czym różnią się falowniki skalarne jednofazowe i trójfazowe?

Falowniki skalarne mogą być zasilane jednofazowo oraz trójfazowo. Urządzenia z pierwszej grupy wymagają jednej fazy 230 V AC, a na wyjściu posiadają 3 fazy o międzyfazowym napięciu 230 V. Znajdują zastosowanie głównie w aplikacjach z niewielkimi silnikami do 2,2 kW. Falowniki trójfazowe zasilane są natomiast z trzech faz 3 x 400 V AC, a na wyjściu również posiadają trzy fazy z napięciem międzyfazowym 400 V. Takie przemienniki częstotliwości sprawdzają się w bardziej wymagających aplikacjach, ponieważ mogą pracować w zakresie mocy do nawet 500 kW. W porównaniu do modeli jednofazowych posiadają zwykle więcej funkcji.

Zastosowanie

Przemienniki dedykowane silnikom jednofazowym zwykle zasilane są z jednej fazy i służą do zasilania jednostek asynchronicznych, które dysponują jednym uzwojeniem głównym, jednym uzwojeniem pomocniczym oraz kondensatorem przesuwającym fazę. Urządzenia te wykorzystywane są w takich maszynach jak, na przykład wentylatory i pompy o mocy do 1,1 kW. Falowniki do silników trójfazowych umożliwiają zwykle sterowanie nie tylko skalarne, ale również wektorowe. Takie przemienniki częstotliwości mają wiele funkcji wentylatorowo-pomiarowych, porty komunikacyjne z obsługą różnych protokołów, regulatory PID, wejścia i wyjścia analogowe, filtry EMC, panele sterowania czy automatyczną regulację napięcia AVR. Wszystko to sprawia, że mogą posłużyć do realizacji bardziej zaawansowanych aplikacji.

Jakie zalety posiadają falowniki skalarne i czym różnią się od falowników wektorowych?

Falowniki skalarne posiadają wiele zalet. Należy do nich łatwość uruchamiania, a także brak konieczności używania dodatkowego sprzętu do realizacji sprzężeń zwrotnych. Samo sterowanie skalarne to najprostsza metoda zmiany momentu rozruchowego silnika. Rozwiązanie to pozwala na zachowanie stałej zależności między napięciem wyjściowym i częstotliwością wyjściową. Nie bez znaczenia pozostaje również niska cena. Pewnym ograniczeniem jest stosunkowo długi czas trwania stanów przejściowych, brak możliwości regulowania momentu obrotowego czy niska wartość przy mniejszych częstotliwościach.

Sterowanie skalarne a wektorowe

Skalarne przemienniki częstotliwości mogą sterować nawet kilkoma silnikami jednocześnie, podczas gdy falowniki wektorowe tylko jednym. Te pierwsze pracują ze stałą częstotliwością, dlatego nie kontrolują zachowania silników. W przypadku pracy w trybie wektorowym niezbędna jest kontrola prądu wyjściowego - stanowi on sumę wektorową prądów wszystkich silników, które są w stanie regulować moment obrotowy oraz prędkość silników asynchronicznych. W sterowaniu skalarnym zadana częstotliwość zawsze jest stała. Występuje też zjawisko poślizgu, które przyczynia się do zmniejszenia obrotów silnika. Przy zastosowaniu falowników wektorowych wartością zadaną są obroty stabilizowane przez urządzenie. W tym przypadku konieczne jest zdefiniowanie znamionowych parametrów silnika, z którym będzie współpracował przemiennik częstotliwości. Większość tych urządzeń jest fabrycznie ustawionych w trybie sterowania skalarnego, ponieważ wymaga ono jedynie określenia napięcia, częstotliwości oraz prądu. Do sterowania wektorowego niezbędne są dane dotyczące silnika, które trzeba wprowadzić przed rozpoczęciem pracy. Skalarny przemiennik nie wymaga znajomości parametrów jednostki, z którą współpracuje.

Oferta Magsteron

Cechą decydującą o jakości przemiennika częstotliwości pracującego w trybie skalarnym jest przede wszystkim wydajność, z jaką realizowana będzie konwersja mocy. Najbardziej efektywne modele są w stanie osiągnąć sprawność sięgającą ponad 90%, czyli bardzo blisko fizycznie wykonywalnej granicy. Sprawność urządzeń wyraża stosunek mocy elektrycznej wyjściowe prądu zmiennego do mocy elektrycznej wejściowej prądu stałego. Wysokiej klasy przemienniki częstotliwości znajdziesz w Magsteronie. Oferujemy modele cenionych producentów, takich jak chociażby Siemens czy Omron. Zapraszamy do zapoznania się z naszym asortymentem.