Frekventni regulatori

Opšte o frekventnim regulatorima

Frekventni regulatori su elektronski uređaji koji omogućavaju upravljanje brzinom trofaznih asinhronih motora pretvarajući ulazni mrežni napon i frekvenciju, koji su fiksirane vrednosti, u promenljive veličine.

Frekventni regulator je termin koji se odomaćio kod nas. Postoji mnoštvo naziva za ove uređaje u engleskoj terminologiji, kao što su Adjustable Speed Drives, Variable Frequency Drives (VFD), Inverter itd. Pored osnovne funkcije upravljanja brzinom AC motora, frekventni regulatori integrišu i brojne druge funkcionalnosti kao što su: zaštita motora, alarmiranje, procesno upravljanje u zatvorenoj petlji (na primer održavanje konstantnog pritiska u cevi), mogućnosti podešavanja brzine i kontrola rada putem raznih interfejsa (ručno preko tastera na samom regulatoru ili daljinski povezivanjem na komunikacione interfejse kao što su RS485 MODBUS, PROFIBUS, itd.).

Zbog sve većeg učešća automatike u industriji, postoji konstantna potreba za automatskim upravljanjem, a neprekidno povećanje brzine proizvodnje i bolje metode za poboljšanje stepena korisnosti pogona se stalno razvijaju i unapređuju. Elektromotori su danas važan standardan industrijski proizvod. Sve dok se nisu pojavili frekventni regulatori nije bilo moguće u potpunosti upravljati brzinom trofaznog AC motora.

Pored pune kontrole brzine AC motora, korišćenje frekventnog regulatora nudi i brojne druge prednosti:
• Ušteda energije je pogotovo u današnje vreme jedan od prioritetnih zahteva. Ovo se pre svega odnosi na pogone sa pumpama i ventilatorima, gde je utrošak energije srazmeran trećem stepenu brzine. Na primer, pogon koji radi sa polovinom brzine troši samo 12.5% nominalne snage.
• Podešavanje brzine u procesu proizvodnje pruža brojne prednosti u pogledu povećanja produktivnosti, smanjenja troškova održavanja, itd.
• Broj startovanja i zaustavljanja mašine može se punom kontrolom brzine drastično smanjiti. Korišćenjem laganog ubrzavanja i usporavanja, izbegavaju se naprezanja i nagli udari u mašinskim sklopovima.
• Uz smanjenje troškova održavanja, poboljšava se radno okruženje.

Prednosti korišćenja frekventnih regulatora

Ventilatori, pumpe i kompresori se često koriste bez kontrole brzine. U tom slučaju protok se reguliše sa ventilima ili prigušivanjem na druge načine. Kada se protok kontroliše bez regulacije brzine, motor radi sa punom brzinom. Sistemi grejanja, hlađenja i ventilacije (HVAC) retko zahtevaju maksimalan protok, već on zavisi od brojnih faktora, kao što su npr. spoljna temperatura, itd. Upotrebom ventila, prigušivača i ventilatorskih demfera prigušuje se protok, i sistem tokom najvećeg dela vremena bespotrebno troši energiju. Ovo se može uporediti sa automobilom, kada dajemo pun gas i pritiskamo kočnicu kako bi smanjili brzinu. Korišćenje frekventnog regulatora za kontrolisanje brzine motora može uštedeti i do 70% energije.

Ušteda energije

Odnosi između pritiska, protoka, brzine obrtanja osovine, snage se mogu izraziti zakonima afiniteta. Protok je direktno proporcionalan sa brzinom, dok je pritisak proporcionalan kvadratu brzine. Sa stanovišta uštede energije, najznačajnije je to što je snaga koja se troši proporcionalna trećem stepenu brzine. Tako, na primer, 75% brzine proizvodi 75% protoka, ali se troši samo 42% od snage neophodne za puni protok. Kada se protok smanji na 50%, utrošak snage je svega 12.5%.

Poboljšana kontrola procesa

Upotreba frekventnih regulatora značajno poboljšava proces proizvodnje. Na primer, procesi ekstrudiranja gume ili obrade metala zavise od brojnih faktora kao što su karakteristika materijala, poprečni presek, temperatura… Ukoliko se koriste pokretne trake sa konstantnom brzinom i menja se temperatura neophodna za dati proces, stvaraće se škart proizvod, ili će se morati zaustavljati proces proizvodnje kako bi se temperatura dovela na neophodnu vrednost. U oba slučaja se nepotrebno troše energija, vreme i materijal. Umesto toga promenom brzine trake sa materijalom lako se kompenzuju promene temperature čime se omogućava kontinualni rad. Rezultat je smanjenje utroška energije i škarta proizvoda.

Smanjenje udara

Sledeća prednost frekventnog regulatora se ogleda u smanjenju mehaničkih i električnih udara prilikom uključenja/isključenja mašine. Frekventni regulatori omogućavaju mekan start mašine, postepenim povećavanjem frekvencije po programiranoj rampi. Direktnim uključenjem motora na mrežu trenutna struja može imati vrednost i do deset puta veću od nominalne struje In. Mekan start frekventnog regulatora ograničava ovu struju na vrednost ne veću od 1.5 In. Ovim se produžava životni vek motora i smanjuju troškovi održavanja. Za pogone kod kojih čak ni linearna rampa ubrzanja i zaustavljanja ne rešavaju u potpunosti problem trzaja kod pokretanja (npr.liftovi) frekventni regulatori nude varijantu eksponencijalne rampe ili tzv. S rampe koja dalje poboljšava prilike kod startovanja i zaustavljanja elektromotornog pogona.