Frekvensomformere

Frekvensomformere kan bidrage væsentligt til at mindske motorers energiforbrug.

Mindre energiforbrug med frekvensomformere
Frekvensomformeren er som regel den mindst energiforbrugende del i det samlede system. Men til gengæld kan den minimere energitabet fra motoren og det, motoren driver. En frekvensomformer kan øge energieffektiviteten på stort set alle systemer, fordi den tilpasser motorens omdrejningshastighed til behovet.

Frekvensomformer erstatter ikke korrekt dimensioneringEn frekvensomformer kan ikke erstatte projektering og dimensionering. Det gælder om at vælge den rigtige størrelse motor fra starten. Det giver en samlet set dårlig energieffektivitet, hvis frekvensomformeren bruges til at nedregulere en overdimensioneret motor.

Vælg den rigtige frekvensomformerNår man skal vælge frekvensomformer, kræver det, at man kender data foreffekt, forsyningsspænding, krav til drejningsmoment og hastighed i hele arbejdsområdet, og hvor nøjagtigt hastigheden skal styres. Vælg en puls-bredde-moduleret (PWM)-type, og sørg for, at den er i stand til at:

• Starte den ønskede belastning.
• Drive den ønskede belastning i overensstemmelse med kravene.
• Standse belastningen i overensstemmelse med de kriterier, der er knyttet til driften.

Det er vigtigt ikke at overdimensionere en frekvensomformer.

Gå efter følgende indbyggede fordele:

• Fuldlastvirkningsgrad bør være mere end 98 % for frekvensomformere større end 5 kW.
• Der bør være automatisk tilpasning af magnetisering for at spare energi ved lav motorbelastning.
• Vælg elektronik af høj kvalitet med høj pulsfrekvens.
• Brug blødstarterfunktion (rampe op og ned). Sørg for at udnytte det, når transmissionen dimensioneres.
• Bør have harmoniske filtre.
• Bør have effekt- og energimåler.
• Bør have field bus til hurtig optimering af alle drifts-parametre.
• Bør have PID-regulator, så der kan etableres lokale tryk eller flow-reguleringer.
• Bør være forberedt til opdateringer af software via download.

Fordele ved frekvensomformere

• Kan give en væsentlig reduktion i elforbruget ved regulering af ventilations- og pumpesystemer sammenlignet med regulering ved hjælp af spjæld og ventiler.
• Blød start og stop muliggør dimensionering i forhold til normal driftssituation. Det giver mindre tab i transmissionen, som ellers skulle overdimensioneres for at holde til hård start og stop. Reducerer også slid på motor, gear og maskiner.
• Kan køre motorer op i højere omdrejningstal, end de er beregnet til. Det kan i kortere perioder udvide driftsområdet.
• Gør, at ventilations- og pumpeanlæg reagerer hurtigere og mere pålideligt på ændringer end med ventiler og spjæld. Det gælder især i de yderste områder af flowet, hvor ventiler og spjæld bliver meget ulineære. Frekvensomformere har i det hele taget god dynamisk præstation, som kan udnyttes i maskiner med præcis styring af hastighed. Kan køre i åben sløjfe uden hastighedssensor.
• Erstatter flere typer af komponenter til motorbeskyttelse. F.eks. motorværn, fasevagt og spændingsvagt. Erstatter også stjernetrekantstartere og kontaktorer til tohastighedsmotorer.
• Har indbygget micro-processorer, der giver en lang række faciliteter. F.eks. field bus-kommunikation, lokale PID-regulering, input fra forskellige målepunkter, elmålere, rampe op og ned-funktioner m.m.
• Har indbygget diagnostik og beskyttelsesprogrammer. Det mindsker og identificerer fejl.
• Nemme at sætte i drift pga. indbyggede instruktioner via operatørpanel.
• God fasevinkel (1,0) ved alle belastninger. Fasekompensering er ikke nødvendig.
• Isolerer motorer fra elnettet. Det reducerer motorstress og ineffektivitet som følge af varierende spænding, ubalance i faserne og dårlig formfaktor.
• Kan i nogle systemer med fordel drive flere motorer på samme tid. F.eks. såkaldte "fan-walls". En enkelt 100 kW frekvensomformer kan bruges til at køre 10 styk 10 kW asynkron- eller permanent-magnet-motorer på samme frekvens. Det kan give store besparelser.
• Hyldevare, som kan monteres på eksisterende motorer.
• Meget pålidelige og med høje garantier.

Ulemper ved frekvensomformere

• Dårlige frekvensomformere kan give viklingsfejl. Det skyldes spændingsspidser, som med tiden skader isoleringen i viklingerne. Problemet kan være mere udtalt ved brug af længere kabler mellem frekvensomformeren og motoren pga. refleksion. De fleste producenter leverer dog filtre for at undgå det.
• Der kan komme problemer med lejerne pga. inducerede strømme gennem aksel, lejer og motorhus. Det kan som regel løses med god jording. Lidt dyrere, isolerede lejer vil altid stoppe problemet.
• Kan give harmonisk forvrængning. Det kan give problemer med mere følsomt elektrisk udstyr og ekstra opvarmning af kabler. Harmonisk forvrængning kan også øge tabene i andet udstyr, der bruges i anlægget. Den 5. harmoniske er særligt slem til at øge tabene i andre asynkronmotorer, som er sluttet til ledningsnettet.
• Harmonisk forvrængning, især i installationer med mange frekvensomformere, kan give store ”fantom”-strømme. De opstår typisk i svingningskredse mellem fasekompensering og store induktive belastninger. Dette fænomen løses ved at installere filtre i fasekompenseringen.
• Kan give elektromagnetisk stråling. Den høje frekvens kan give lokal interferens til nærliggende udstyr. Derfor er det nødvendigt at bruge skærmet kabel.
• Kan give derating af motorer ved lave hastigheder. Problemet med ekstra motoropvarmning på grund af harmonisk forvrængning forværres ved lavere hastigheder. Mange motorer er selvkølede med en ventilator monteret på akslen. Lavere hastigheder vil føre til lavere luftstrøm. I nogle tilfælde må særskilte ventilatorer monteres på motoren.

Undgå problemer med nogle enkle forholdsregler

• Følg producentens vejledninger.
• Brug særlige kabler til frekvensomformere med særlige ledere.
• Hold kablerne så korte som muligt.
• Sørg for korrekt jordforbindelse og god afskærmning.
• Passive eller aktive harmoniske filtre.
• Isolation af transformere.
• Isoleret field bus.

Gode råd til transmission og gear

• Undgå om muligt at bruge gearing.
• Dimensioner efter det reelle effektbehov.
• Undgå overdimensionering i driftsfasen ved at nedsætte kravet under igangsætning. F.eks. ved at bruge blød-start.
• Brug remme med høj virkningsgrad. F.eks. V-remme med profilen XPB, SPB og B.
• Brug så få remme som muligt, og helst kun en.
• Brug aldrig remhjul, som er mindre end 180 mm i diameter.
• Brug producentens anvisninger for remspænding og vedligeholdelse.
• Efterspænd altid nye remme.
• Sørg for, at remhjul og remme flugter perfekt. Brug en retskinne.
• Undgå brug af snekkegear. Brug f.eks. tandremme til gearing af transportører.
• Brug altid korrekt olie i gearkasser.
• Brug langsomtgående PM-motorer i stedet for induktionsmotorer og gear.