Spør en energirådgiver!

Fordlere og ulemper med frekvensomformere

Spørsmålet er som overskriften: hvilke fordeler og ulemper er det ved bruk av frekvensomformere?

S.H. (13.03.2008)

Svar:

Hei Stian !

Frekvensomformere bruker spoler, kondensatorer og annen kraftelektronikk til "jukse til" den elektriske energien som tilføres omformeren slik at den har ønsket form (frekvens og "styrke") når den kommer ut av omformeren.
Både spoler (induktanser) og kondensatorer har egenskaper som energilager, mens (kraft-)transistorer (f.eks. IGBT-transistorer eller MOSFET) fungerer som "kraner" som åpner og stenger for strømmen i passelige posjoner.

Frekvensomformere er ofte basert på pulsbreddemodulasjon eller amplitudemodulasjon. Frekvensomformerne skal som regel levere ut en bølgeformet vekselstrøm (sinus-strøm). For å få til dette, setter omformeren sammen mange pulser, slik at utstyret "opplever" dette som en jevn, bølgeformet sinus-strøm.

Amplitudemodulatoren setter sammen pulser som øker i lengde inntil "bølgetoppen", for deretter å avta i lengde ned mot 0. Så bryter de 0-linja og sender "spikrene" i motsatt (minus-) retning på samme vis.

Pulsbreddemodulatoren (PWM) starter med "syltynne" pulser(dvs. puls i et svært kort øyeblikk). Deretter økes pulsbredden (dvs. tiden pulsen står på) opp til et maksimumsnivå, for siden å avta igjen ned til 0.
Hele tiden er amplituden (maks-utslaget, "høyden", størrelsen på pulsen) fast på samme størrelse.
Etter 0-gjennomgang får pulsen motsatt polaritet (blir negativ, "minus") - på samme måten som "bølgedalen" går i minusretning fra 0-linjen.

Eksempel fra frekvensomformer på ventilasjon:
Turtallsregulering vha. frekvensomformere. Tilgjengeligheten og kostnadene for frekvensomformere har gjort at frekvensregulering blir mer utbredt. Omformerne har høy virkningsgrad (> 90 %) over et stort reguleringsområde, forutsatt at reguleringen skjer på begge sider av nettfrekvensen på 50 Hz. Slik regulering kan man alltid oppnå ved reimdrift. Ved direktedrift hvor man må regulere innenfor et annet frekvensområde, kan virkningsgraden bli vesentlig lavere.
Beste arbeidsområde for frekvensomformere er 40–70 Hz. I turtallsområdet 2 100–3 000 o/min må topolet motor velges og reguleres ned. Motoren må derfor overdimensjoneres, og virkningsgraden for motor-/frekvensomformer blir lavere.

Bruk av frekvensomformer påvirker også valg av motorstørrelse. Frekvensomformere dimensjoneres vanligvis etter motorens merkeeffekt ved merketurtallet. Skal driftsturtallet være høyere enn merketurtallet, må frekvensen omformes til over 50 Hz. Motoren kan da belastes opp til sin merkeeffekt. Ved driftsturtall lavere enn merketurtallet (undersynkron regulering) må motoren overdimensjoneres for å kompensere for lavere virkningsgrad.

Fordeler og ulemper kan være komplisert å svare kort på. I utgangspunktet skal det kun være positivt dersom den benyttes ved behov og etter er at en rett dimensjonering er utført.

Hvis du spør på biblioteket på yrkesfalgig videregående skole, teknisk fagskole eller ingeniørhøgskole - vil du finne enkle fremstillinger av dette der. Elektrolærerne på samme skoler vil også kunne tegne og fortelle.

Mvh Stig

Svartjenesten enova (13.03.2008)