Falownik to urządzenie elektryczne pozwalające na dokładną regulację obrotów silnika elektrycznego oraz jego kontrolę i bezpieczeństwo pracy.
Falownik (ang. power inverter, przetwornik mocy DC/AC) – urządzenie elektryczne zamieniające prąd stały (ang. direct current, DC), którym jest zasilane, na prąd przemienny (ang. alternating current, AC) o regulowanej częstotliwości wyjściowej.
Przemienniki częstotliwości zasilane 1-fazowo (230 V) z wyjściem 3-fazowym (3 x 230 V) – umożliwiają pracę silników indukcyjnych trójfazowych (zwykle do 3 kW) ze znamionowymi parametrami, tam gdzie nie ma zasilania trójfazowego (wymagają jednak zmiany układu połączeń z typowej dla silników małej mocy „gwiazdy” na „trójkąt”)
Przemienniki częstotliwości zasilane 3-fazowo (400 V) posiadają i wejście i wyjście 3-Fazowe (3 x 400 V) – umożliwiają pracę silników indukcyjnych trójfazowych od tych o najniższych mocach (0,06 kW) do mocy kilkudziesięciu kilowatów i więcej…
Zastosowanie falowników daje nam szereg korzyści od oszczędności energii i bezpieczeństwa silnika po bardzo zaawansowane możliwości sterowania pracą silników.
Falowniki mogą być zasilane jednofazowo (230V) oraz trójfazowo (400V)
Niezależnie od sposobu zasilania mogą być to falowniki sterowane skalarnie ((z algorytmem U/f) jest stosowany w prostych aplikacjach, gdzie nie jest wymagana dokładna regulacja prędkości obrotowej oraz nie ma „ciężkiego rozruchu”) oraz falowniki sterowane wektorowo które to dzielą się na sterowane bezczujnikowe i ze sprzężeniem zwrotnym.
W sterowaniu bezczujnikowym prędkość obrotowa obliczana jest na podstawie modelu matematycznego silnika elektrycznego, bez użycia dodatkowego czujnika.
W przypadku przemienników ze sprzężeniem zwrotnym, sterowanie odbywa się na podstawie pomiaru aktualnej wartości prędkości mierzonej przez enkoder inkrementalny zamontowany na wale silnika.
Przemiennik ze sterowaniem wektorowym jest w stanie utrzymywać stałą wartość momentu obrotowego silnika w całym zakresie regulacji prędkości obrotowej, już od częstotliwości zasilania 0.5 Hz. W tym przypadku przemiennik ma możliwość sterowania tylko jednym silnikiem naraz. Oddzielnie steruje momentem i strumieniem uzwojenia, dzięki czemu możliwa jest tak duża skuteczność działania.
Co ważne, każdy przemiennik ze sterowaniem wektorowym może pracować w trybie skalarnym i jest to zazwyczaj domyślny tryb sterowania.
Przemiennik pracujący w trybie wektorowym wymaga dokładnego wprowadzenia parametrów silnika oraz wykonania autokonfiguracji. Dzięki temu falownik wykona pomiary pozostałych wartości elektrycznych, których nie znajdziemy na tabliczce znamionowej silnika, co pozwoli utrzymać stałą wartość momentu obrotowego.
Wśród przemienników częstotliwości do silników trójfazowych, wyróżniamy przemienniki zasilane jednofazowo i trójfazowo.
Falownik jednofazowy zasilany jest z jednej fazy 230 VAC, natomiast na wyjściu ma 3 fazy o napięciu międzyfazowym 230 V. Stosowany jest w aplikacjach wykorzystujących małe silniki do 2.2 kW, o napięciu znamionowym 230 V.
Falownik trójfazowy zasilany jest z trzech faz 3×400 VAC. Na wyjściu falownika również są trzy fazy o napięciu międzyfazowym 400 V. Przemienniki częstotliwości do silników trójfazowych mają możliwość pracy w większych aplikacjach, mogą pracować w zakresie mocy wyjściowej zazwyczaj od 0.7 kW nawet do 500 kW. Są bardziej rozpowszechnione na rynku niż falowniki do silników jednofazowych, dzięki czemu zostały wyposażone w szereg funkcji.
Falownik dobieramy do silnika, na podstawie mocy silnika lub prądu. Te informacjie można znaleźć na tabliczce znamionowej na silniku, oznaczone są one: moc [kW] i prąd [A].
Falownik dobieramy też pod odpowiednie zastosowanie i sterowanie. W falowniku możemy przyjąć dwa rodzaje sterowań:
– sterowanie podstawowe – za pomocą panela lub analogowo,
– sterowanie zawansowane – za pomocą sieci sterującej jak na przykład profinet.
Każdy nasz falownik posiada sterowanie podstawowe, natomiast przy sterowaniu zawansowanym zalecamy kontakt z naszym działem automatyki.
Istnieje możliwość zasilania kilku siników jednym przemiennikiem częstotliwości. W takim przypadku należy dokonać obliczeń przepływu prądów, aby odpowiednio dobrać falownik.
Falowniki są używane powszechnie w wszystkich branżach, gdzie chcemy sterować prędkością obrotową silnika, aby uzyskać odpowiednio szybki ruch. Falowniki służą jako dodatkowe zabezpieczenie silnika poprzez monitorowanie jego pracy, a także silnik który pracuje wraz z falownikiem zużywa mniej prądu.
Najczęściej falowniki wykorzystywane są do zmiany prędkości ruchu taśm produkcyjnych, tokarek, sprężarek, pomp, czy też przenośników zarówno w przemyśle, jak również w AGD (wentylatory, pralki). Równie popularne jest używanie falowników w bramach automatycznych w celu umożliwienia płynnego otwierania i zamykania. Wśród nich znajdują się modele jednofazowe i trójfazowe. Te drugie sprawdzają się do sterowania pracą tokarek, wiertarek stołowych, pomp głębinowych, wentylatorów oraz traków.
