white space

Frequentieregelaar

1 Voorwoord

In het kader van de stage die ik voor de opleiding elektrotechniek volg bij Koopmans en Zwart in Meppel, heb ik de opdracht gekregen een verslag over een onderwerp uit mijn stage te schrijven. Ik heb voor de frequentieregelaar gekozen omdat het een apparaat is wat binnen het bedrijf gebruikt wordt en de werking er van mij interesseert.
Dit verslag gaat over wat een frequentieregelaar is, wat de mogelijkheden zijn en waar frequentieregelaars toegepast worden.

2 Inleiding

Een frequentieregelaar is een apparaat dat een voedingsspanning omzet in een spanning met een variabele spanning/ frequentie verhouding.
Voordat de ingangsspanning omgezet kan worden in een spanning met een variabele frequentie moet de spanning eerst gelijkgericht worden, waarna hij weer tot wisselspanning omgezet kan worden. Dit omzetten in wisselspanning gebeurt met behulp van I.G.B.T.’s.
Het voordeel van een I.G.B.T. is dat deze zeer snel schakelt.
Om te voorkomen dat er storingen ontstaan wordt er in de schakeling vaak een netfilter opgenomen. Dit netfilter zorgt er voor dat er geen storingen in de schakeling ontstaan waardoor er bijvoorbeeld storingen in de meetapparatuur kunnen ontstaan.

3 De Draaistroommotor

Een draaistroommotor is opgebouwd uit een stilstaande stator met veldwikkelingen en een draaiende rotor met kortgesloten geleiders. De drie wikkelingen van de stator worden aangesloten op drie sinusvormige wisselspanningen met gelijke frequentie maar met een faseverschil van 120°. Hierdoor ontstaat er een magnetisch veld dat met de frequentie van deze wisselspanning ronddraait, het draaiveld. Het toerental van dit draaiveld is gelijk aan:

De rotor met kortgesloten geleiders wordt in de stator geplaatst en wordt meegetrokken door het magnetische veld (draaiveld). Als de as van deze rotor zonder wrijving kan ronddraaien zal de rotor met het zelfde toerental ronddraaien als het elektrische draaiveld. Wanneer de as van de motor belast wordt, gaat de rotor langzamer draaien. Hierdoor ziet de kortgesloten geleider van de rotor een wisselend magnetisch veld. Door het wisselend magnetisch veld zal er in deze geleider een stroom gaan lopen. Deze stroom veroorzaakt een kracht waardoor er een koppel ontstaat op de as van de motor. Het verschil tussen het rotortoerental en het draaiveldtoerental heet slip.
Hoe groter de belasting is (mechanisch koppel), hoe groter de slip en daardoor ook de rotorstromen. De rotor kan langzamer of sneller draaien dan het elektrische draaiveld. Indien de rotor langzamer draait dan het draaiveld dan levert de motor energie, er wordt dan elektrische energie omgezet in mechanische energie. Indien de rotor sneller draait dan het draaiveld dan neemt de motor energie op, er wordt dan mechanische energie omgezet in elektrische energie.

3.1 Toerentalregeling van een draaistroommotor

Het grootste gedeelte van de draaistroommotoren wordt direct op het net aangesloten en wordt niet in toeren geregeld. Om het toerental wel te kunnen regelen zijn er een aantal mogelijkheden:

  • Pool omschakelbare motoren hebben twee vaste toerentallen, deze toerentallen zijn afhankelijk van het aantal polen:
    8 polen 750 r/min
    6 polen 1000 r/min
    4 polen 1500 r/min
    2 polen 3000 r/min
  • Spanningsregeling, dit principe kan voor de stator en voor de rotor gebruikt worden. Bij de rotorspanningsregeling maakt men gebruik van sleepringankermotoren. De spanning kan geregeld worden met behulp van weerstanden, transformatoren of thyristor regelaars. Het rendement van toerenregeling door middel van spanningsregeling is erg laag, de warmteverliezen in de motor of de weerstanden bij toerentallen onder het nominale toerental zijn daardoor hoog.
  • Frequentieregelaars

3.2 Aanlopen van een draaistroommotor op het net

Als een draaistroommotor direct op het net wordt ingeschakeld is het toerental van het draaiveld 1500 toeren per minuut terwijl de rotor nog stilstaat. Hierdoor is er een hoge slip en neemt de motor dus een hoge stroom op. Deze stroom is normaal 5 maal de nominaalstroom. Toch is het koppel niet 5 maal het nominale koppel, dit komt omdat de motor in verzadiging raakt. Het startkoppel is ongeveer 2 maal het nominaal koppel waardoor de motor met een schok op gang komt. Uiteindelijk zal na enige tijd het rotortoerental toenemen tot in de buurt van het draaiveld toerental, dit is het normale werkgebied van de motor, de slip is nu tussen de 0,5 en 7 % afhankelijk van het vermogen van de motor. Het laagste punt in de koppel-toeren kromme ligt bij een slip van 60 à 70 % en heet het zadelpunt. Bij een erg zware belasting is het mogelijk dat de motor op dit punt blijft steken omdat de motor niet het benodigde koppel kan leveren. Het maximale koppel dat geleverd kan worden wordt het kipkoppel genoemd en kan pas geleverd worden wanneer de motor op toeren is. Dit kipkoppel mag niet overschreden worden omdat de motor dan terug valt naar een zeer lage waarde.

3.3 Regelen met behulp van een frequentieregelaar

Met behulp van een frequentieregelaar kan de frequentie van de stroom gevarieerd worden. Hierdoor wordt bij het opstarten de motor nooit aangesloten op een frequentie van 50 Hz. maar wordt altijd vanaf nul opgeregeld, hierdoor blijft de motor steeds in het normale werkgebied met een lage slip en dus ook een lage stroom.
Voordelen hiervan zijn:

  • De aanloopstroom is nooit meer dan 1.5 à 2 maal de nominaalstroom terwijl er toch een hoog koppel bereikt kan worden.
  • De motor loopt geleidelijk aan met de instelbare aanlooptijd.
  • De motor kan bij een zware aanloop niet in het zadelpunt blijven hangen.
  • Het toerental is traploos regelbaar

3.4 Spanning en frequentie

Het regelen van alleen de frequentie is niet genoeg om het toerental van een draaistroommotor te kunnen regelen. De statorwikkelingen van een motor kunnen als een spoel met een weerstand in serie gezien worden. De formule voor de impedantie van een spoel is:

De impedantie is dus afhankelijk van de frequentie. Wanneer bij het verlagen van de frequentie de spanning gelijk blijft, zal er door de motor een steeds hogere stroom lopen tot oneindig bij 0 Hz. Aangezien dit niet de bedoeling is wordt de spanning in een frequentieregelaar evenredig met de uitgangsfrequentie geregeld, dit wordt de V/Hz. verhouding genoemd.
De statorwikkeling bestaat uit een spoel met een zekere weerstand ofwel de impedantie is:

De weerstand is onafhankelijk van de frequentie en is dus ook bij lagere frequenties aanwezig waardoor de invloed dan dus groter is dan de impedantie van de spoel. Om de invloed van deze weerstand te compenseren is het mogelijk om de V/Hz verhouding voor lagere frequenties te veranderen. Het V/Hz patroom van de frequentieregelaar is in te stellen door middel van drie knikpunten. Daarnaast is er een functie die de motorstroom meet en bepaalt of er een mechanische belasting aanwezig is door het meten van het cos φ aandeel van de motorstroom. Aan de hand van het gemeten cos φ aandeel wordt de spanning naar de motor verhoogd waardoor de invloed van de weerstand gecompenseerd wordt. Het voordeel van de automatisch aanpassing is dat de extra spanning alleen aangeboden wordt wanneer dat echt nodig is.
Een frequentieregelaar regelt dus de spanning en frequentie en regelt de motorstroom.

3.5 Regelen boven de 50 Hz.

Tot 50 Hz. wordt de spanning evenredig met de frequentie geregeld. Maar de frequentieregelaar is ook in staat om een hogere frequentie tot 400 Hz. te creëren. Het is alleen niet mogelijk om een hogere spanning aan de uitgang te krijgen dan de inkomende spanning. Dit betekend dat de frequentie wel verhoogd kan worden maar dat de spanning niet hoger wordt dan 380 V. De V/Hz. lijn boven de 50 Hz. wordt dus een horizontale lijn. Hierdoor zal het koppel van de motor boven de 50 Hz. afnemen bij een gelijkblijvend vermogen. De motor kan nu ook minder overbelasting verdragen omdat het kipkoppel nu veel dichter bij het nominale koppel ligt. Hierdoor kan een motor door schok belasting op eens tot stilstand komen.

3.6 Begrenzing bij lage frequenties

Standaard draaistroommotoren zijn voorzien van een koelventilator die door de motor zelf wordt aangedreven, dit betekend voor de ventilator dat de luchtopbrengst kwadratisch met het toerental toeneemt. Hierdoor heeft de koelventilator bij gebruik onder de 20 Hz. niet genoeg luchtopbrengst om de motor bij het volle koppel te koelen. Een richtlijn is dat bij gebruik onder de 5 Hz. het koppel niet hoger dan 60 % mag zijn. Wanneer er toch een hoger koppel nodig is moet er een andere ventilator bij gemonteerd worden.
Sommige frequentieregelaars kunnen zelf rekening houden met dit koelprobleem en beschermen de motor tegen oververhitting.

4 De Werking van de frequentieregelaar

De frequentieregelaar wordt gevoed door een energiebron met een constante frequentie en een constante spanning. De omzetting van de spanning met een vaste frequentie naar een spanning met een variabele frequentie gaat in twee stappen.

  1. De ingangsspanning wordt gelijkgericht en afgevlakt zodat er een gelijkspanning van √2 x de ingangsspanning ontstaat.
  2. De gelijkspanning wordt omgezet in drie wisselspanningen met variabele frequentie en spanning.

Het gelijkrichten gebeurt door middel van een eenvoudige gelijkrichtbrug waarna de gelijkspanning afgevlakt wordt door een aantal condensatoren.
De gelijkspanning wordt door middel van een wisselrichter omgezet in drie wisselspanningen met een onderling faseverschil van 120°.
De wisselrichter is opgebouwd uit vermogens halfgeleiders I.G.B.T.’s (Insulated Gate Bipolar Transistor). Deze I.G.B.T.’s zijn als het ware twee zeer snelle schakelaars met slechts twee toestanden, aan of uit. De regelbare spanning en frequentie wordt gemaakt door middel van pulsbreedte modulatie.
Bij pulsbreedte modulatie schakelt de spanning afwisselend tussen 0 en de maximale spanning, hierdoor is de gemiddelde waarde lager. Op deze manier wordt een sinus-vormige wisselspanning gemaakt.

Het in en uitschakelen van de spanning gebeurt volgens een speciale techniek die is vastgelegd in een custom-made chip (L.S.I.) in de regelaar. Deze L.S.I. ontvangt commando’s van de controller die het hart van de besturing van de frequentieregelaar vormt.
In de frequentieregelaar worden drie delen onderscheiden:

  • Vermogensdeel bestaande uit gelijkrichtbrug, condensatoren en wisselrichter.
  • Gate drivers, spannings en stroommetingen, in dit deel zit de interface tussen hoge spanningen van de vermogenselektronica en de lage spanningen van de besturingselektronica.
  • Besturingsdeel met microcontroller en in- en uitgangen, analoge in- en uitgangen en de digitale bedieningsmodule.

5 Wat zijn IGBT's

Een I.G.B.T. (Insulated Gate Bipolar Transistor) wordt gebruikt in de wisselrichter. Een IGBT is opgebouwd uit een ingangs MOSFET en een eindtrap van een of meer vermogenstransistoren in darlingtonschakelingen. Omdat het stuursignaal bij de IGBT op de ingangs-MOSFET wordt gegeven, wordt deze component met een positieve spanning Ug op de gate opengestuurd. We passen net als bij vermogenstransistoren en vermogens-MOSFET's ook bij IGBT's, drivers toe die het benodigde stuurvermogen kunnen afgeven. IGBT's zijn vermogensmodulen die uit geïntegreerde parallelschakelingen van een aantal componenten bestaan.
Het benodigde stuurvermogen is laag door de zeer hoge weerstand van de ingangs-MOSFET. De vermogenstransistoren kunnen door hun goede doorlaat en blokkeereigenschappen grote stromen geleiden, waarbij de verliezen gering zijn. De toelaatbare stroomdichtheid van de IGBT is veel groter dan die van de vermogenstransistor en vermogens-MOSFET. Een IGBT-chip is relatief klein. Bij gelijke stroomdoorgang is een transistorchip tweemaal zo groot en een MOSFET chip vijf maal zo groot. Doordat de afmetingen van de IGBT modulen compact is, kunnen de afmetingen van de apparaten die met IGBT modulen opgebouwd zijn, beperkt worden gehouden. Voor hele hoge spanningen is het sper- en blokkeervermogen van een IGBT echter minder geschikt.

6 Netfilters

Doordat er door gebruik van I.G.B.T.’s hoge schakelfrequenties bereikt worden en je dus een efficiënte frequentieregelaar met lage schakelverliezen en weinig geluid krijgt, kunnen er echter door de hoge schakelfrequenties kleine stoorpulsen met frequenties boven de 30 MHz ontstaan. Op veel installaties zijn deze stoorpulsen niet van invloed op de werking van apparaten. Wordt de frequentieregelaar echter gebruikt voor installaties met gevoelige meet- en regel apparatuur, zoals load-cellen, temperatuurmetingen, capacitieve sensoren en bij apparatuur met lage elektrische verbinding in de meetketen, kan de meetwaarde wel beïnvloed worden door stoorpulsen.
Deze stoorpulsen kunnen op verschillende manieren in het systeem komen.
De eerste manier is via capacitieve of elektromagnetische koppeling tussen meetdraden en de motorkabels van de frequentieregelaars. Dit probleem is bij nieuwe installatie eenvoudig te voorkomen door gebruik te maken van afgeschermde motorkabels.

De tweede manier waarop er stoorpulsen in de apparatuur kunnen komen is via de voedingsleiding van de frequentieregelaar. Om een installatie aan de CE normering te laten voldoen moeten er netfilters worden gebruikt die voor de regelaar worden geplaatst.
Deze netfilters absorberen stoorpulsen, zodat deze niet in andere apparaten kan komen.
In bijlage 1 staat een aansluitschema van een netfilter.


Figuur 1: Filters

Naast het gebruik van filters is het ook belangrijk dat de aarding, in verband met lekstromen op de juiste manier is aangesloten.
Lekstromen worden veroorzaakt door de capaciteit naar de aarde van de aangesloten motor en motorkabel. De capacitieve koppeling van de kabels en de motor naar de aarde zijn laag, daardoor gaan er hoge stromen lopen. Naast een goede aarding is het ook van belang dat de motorkabels niet te lang zijn.

7 Volt-Frequentiekarakteristiek

Om bij kleine motoren voldoende startkoppel te krijgen is het van belang de frequentieregelaar goed in te stellen. Voor een goede instelling is daarom ook een volt/frequentiekarakteristiek ontwikkeld.


Figuur 2: volt-frequentiekarakteristiek

8 Functies van de frequentieregelaar

8.1 Acceleratie en decelaratie

Ook de acceleratie en deceleratietijden kunnen ingesteld worden. De acceleratietijd is de tijd dat de motor op toeren komt, van minimale tot maximale frequentie. Ditzelfde geldt ook voor deceleratie. Het is ook mogelijk verschillende acceleratie en deceleratietijden op te geven, er kan dan met behulp van een extern digitaal signaal tussen de tijden geschakeld worden.

8.2 Koppeldetectie

Om op een moment dat een motor meer dan een bepaald koppel levert, een bepaalde actie te ondernemen is de koppeldetectie ingebouwd.
Als de frequentieregelaar boven een bepaald koppelniveau komt, gedurende een bepaalde tijd (koppeldetectietijd) dan wordt er een actie ondernomen.
Het koppelniveau wordt in precenten opgegeven, dit is t.o.v. van de stroom. Er kunnen twee verschillende acties ondernomen worden. Ten eerste kan er een uitgang hoog worden, terwijl de frequentieregelaar gewoon blijft werken, de andere actie schakelt de uitgang van de frequentieregelaar uit.
Ten tweede kan er gekozen worden uit een koppeldetectie over het gehele frequentiebereik of alleen tijdens een constante snelheid.

8.3 Stall prevention

Door een hoge piek stroom (200 % x In) hebben bepaalde types frequentieregelaars een overcapaciteit voor kortstondige overbelasting die kan optreden bij het zwaar aanlopen en bij schokbelasting.
De hoge stroom kan echter alleen voor het gewenste resultaat zorgen wanneer de stroom niet vervormd wordt. Het is bij grote overbelasting ook van belang dat de frequentieregelaar op de goede manier op de verhoogde slip in de motor reageert.
Het is niet te voorkomen dat het toerental van een motor tijdens een overbelasting zakt, maar wanneer deze te ver zakt dan kan de slip groter worden dan de kipslip. In zo’n geval neemt het koppel af als de frequentie niet veranderd. Om dit te voorkomen is er bij sommige frequentieregelaars een stall prevention ingebouwd. Deze functie zorgt er voor dat boven een instelbaar stroomniveau de frequentie verlaagd wordt, waardoor de motor het optimale koppel blijft leveren.


Figuur 3a: stall preventie tijdens aanloop

Figuur 3b: stall preventie tijdens normaal bedrijf

8.4 Slipcompensatie

8.4.1 Wat is slip?

Een draaistroominductiemotor bestaat uit een stilstaande stator met elektrische wikkelingen en een rotor met kortgesloten geleiders die in deze stator kan draaien. Wanneer de motor wordt aangesloten op een drie-fase draaistroom motor wordt in de stator een draaiend magnetisch veld opgewekt, het draaiveld.
Het magnetisch draaiveld probeert dus de rotor met zich mee te trekken.

8.4.2 Slipcompensatie

Met behulp van een frequentieregelaar is het mogelijk de frequentie te regelen. Wanneer de belasting van de motor bekend is dan is het mogelijk bij toenemende belasting van de elektromotor de frequentie iets te verhogen waardoor het toerental constant blijft. Omdat een frequentiemeter altijd de motorstroom meet, is er in de meeste frequentieregelaars standaard een slipcompensatieregeling ingebouwd
Om de slipcompensatie goed te laten werken zijn er een aantal instellingen van belang

Motor nominaalstroom
Deze wordt ingesteld met de waarde van de nominaalstroom zoals deze op het typeplaatje van de elektromotor vermeld staat. De waarde in ampère kan op de regelaar worden ingesteld. Deze instelling wordt ook door de frequentieregelaar gebruikt om de motor tegen overbelasting te beveiligen.

Motor nullaststroom
Wanneer de motor niet belast is zal deze altijd een bepaalde stroom opnemen. Om deze stroom in te kunnen stellen is het nodig om de motor onbelast op 50 Hz te laten draaien en dan de motorstroom op het display van de regelaar te lezen. Deze stroom moet in een procentuele waarde t.o.v. de nominaalstroom in de frequentieregelaar ingevoerd worden.

Slipinstelling
De slipinstelling kan ook tijdens het draaien van de motor ingesteld worden zodat de instelling direct met een toerenteller gecontroleerd kan worden. De waarde kan ook berekend worden met de volgende formule:
(Ne – Nm) / Ne * 100 %
Ne = draaiveldtoerental (1500 toeren per min voor een 4 polige motor)
Nm = Mechanisch nominaal toerental (zie typeplaatje van de motor)

8.5 Beveiliging

De nominale stroom van de motor wordt in de regelaar ingesteld. Daarnaast wordt er aangegeven of het om een standaard motor of om een motor met een koeling gaat. De frequentieregelaar berekent zelf de warmteontwikkeling in de motor. Wanneer de warmteontwikkeling te hoog wordt schakelt de regelaar af.

8.6 Koppelcompensatie

Koppelcompensatie is het tijdelijk verhogen van het koppel als de belasting van de motor verhoogd wordt. De uitgangsspanning wordt dus tijdelijk verhoogd.

8.7 Remmen door middel van gelijkstroominjectie

De aangestuurde motor kan tot stilstand worden gebracht door middel van gelijkspanning op
de wikkelingen. De remenergie wordt dan omgezet in warmte. Deze functie van de frequentieregelaar wordt gebruikt om een motor volledig tot stilstand te brengen onder lage frequenties (< 1.5 Hz). Deze functie kan ook gebruikt worden om een motor na het aanbrengen van een stopsignaal de aandrijving tot stilstand te brengen. Hierdoor is de remweerstand niet meer nodig.

8.8 Voorkomen van oscillaties

8.8.1 Wanneer kunnen oscillaties optreden

Oscillaties kunnen door verschillende oorzaken optreden waardoor een aandrijving schokkerig of oscillerend kan gaan draaien waardoor versnelde slijtage of afwijkingen aan productkwaliteit kunnen ontstaan. Bij toerentallen met frequenties boven de 10 Hz ligt de oorzaak vaak in de mechanische componenten welke door allerlei oorzaken zoals onbalans of speling kunnen gaan oscilleren.
De enige manier om geen last te hebben van oscillaties is door ervoor te zorgen dat er geen hoge toerentallen voorkomen. Dit kan in de frequentieregelaar worden ingesteld. Er kunnen ook bij lage frequenties trillingen ontstaan welke veroorzaakt worden door het modulatiepatroon van de frequentieregelaar, waardoor er wisselkoppels ontstaan. Door deze wisselkoppels kan de motor schokkerig gaan draaien. Deze trillingen kunnen worden voorkomen door het veranderen van de schakelfrequentie van de regelaar waarbij het mogelijk is om de schakelfrequentie alleen bij lage toerentallen aan te passen en bij hogere toerentallen gebruik te maken van de hoogste schakelfrequentie van 15 kHz Hierdoor wordt onnodig motorgeluid wordt voorkomen.

8.8.2 Overslaan van resonantiegebieden

Dit is een functie dit niet in alle frequentieregelaars is ingebouwd. Deze functie maakt het mogelijk om tot drie gebieden met een instelbare breedte over te slaan. Wanneer een aandrijving bijvoorbeeld bij 42.5 Hz trilt en bij 43 Hz weer goed loopt, kan de instelling zo geregeld worden dat de frequentieregelaar het frequentiegebied van 42 tot en met 43 Hz steeds overslaat. Wanneer de gewenste frequentie dus op 42.2 Hz staat wordt er toch 42 Hz uitgestuurd.

8.8.3 Voorkomen van trillingen bij lage frequenties

Afhankelijk van het type elektromotor kan het zijn dat de aandrijving bij frequenties onder de 3 Hz niet perfect rondloopt. Dit kan verbeterd worden door de schakelfrequentie afhankelijk van de gewenste basisfrequentie te variëren. Hiervoor zijn drie dingen van belang:

  1. De maximum schakelfrequentie moet op 15 kHz blijven staan.
  2. De minimum schakelfrequentie moet verlaagd worden, maar niet onder de 6 kHz
  3. Met behulp van de schakelfrequentie versterking kan ingesteld worden hoe snel de schakelfrequentie bij toenemende basisfrequentie moet worden verhoogd, deze kan op de maximumwaarde worden ingesteld. Het resultaat is dat alleen bij lage toerentallen er een gering motorgeluid waarneembaar is maar dat de rondloop verbeterd is.

8.9 Schaling analoge ingang

Omdat analoge ingangen precies aangepast moeten kunnen worden aan de eisen van de installatie kan zowel het nulpunt als de versterkingsfactor onafhankelijk ingesteld worden. Op deze manier is het bijvoorbeeld mogelijk om met een ingangssignaal van 0 tot 10 V de frequentie te regelen tussen de 35 en 50 Hz.

8.10 S-curve

Op sommige types frequentieregelaars zit ook een s-curve functie. Deze functie zorgt er voor dat de overgang tussen stilstand en beweging vloeiend gemaakt wordt. Dit wordt onder andere toegepast bij lopende banden waar producten op staan die om kunnen vallen.

9 Remweerstand

Wanneer er een korte deceleratietijd nodig is zal de frequentieregelaar, als er een remstroom gevraagd wordt dan groter dan 20 % is van de nominale stroom, een storing geven. Dit komt doordat de motor in zo’n geval als \ generator werkt en hierdoor energie terug naar de frequentieregelaar zal voeren. Om deze energie om te zetten in warmte wordt er gebruik gemaakt van een remweerstand.

10 Toepassingen van de frequentieregelaar

Een frequentieregelaar kan voor verschillende doelen gebruikt worden, zoals snelheidsregeling van transportbanden en ventilatoren, hijsen, koppelregeling voor een wikkelapplicatie of lastenverdeling en positionering van een ongeregelde motor met een vast pooltal, een ongeregelde motor met omschakelbare polen, een motor en een frequentieregelaar in een open stuurkring en een motor en een frequentieregelaar in een gesloten regelkring.
In dit verslag wordt de toepassing van een frequentieregelaar in een transportband en voor een wikkelapplicatie besproken.

10.1 Snelheidsregeling van een transportband

Een transportband moet in snelheid geregeld worden zodat de producten tijdens het aan- en uitzetten niet omvallen. Om dit te voorkomen zorgt de frequentieregelaar er voor dat er langzaam versneld en gestopt wordt. Er wordt dus een grote acceleratie en deceleratie in de frequentieregelaar wordt ingesteld.

10.2 Koppelregeling voor wikkelapplicatie

Om bijvoorbeeld draad te wikkelen is het belangrijk dat er met een constante trekkracht getrokken wordt. Omdat de straal van de draad groter wordt neemt ook de spanning op het draad toe. Om dit te voorkomen is de frequentieregelaar uitgerust met een koppelregeling.
De frequentieregelaar zorgt er voor dat de motor een bepaald toerental zal gaan draaien zodat de motor precies het ingestelde koppel levert.

11 Tot slot

Een frequentieregelaars is er dus om er voor te zorgen dat een draaistroommotor gelijkmatig aanloopt, hij voorkomt dat er hoge aanloopstromen optreden en de frequentieregelaar zorgt er voor dat de draaistroommotor niet in het zadelpunt blijft hangen.
De frequentieregelaar werkt met behulp van gelijkrichting en wisselrichting.
Om storingen te voorkomen wordt er gebruik gemaakt van netfilters, om aan de CE normering te voldoen is dit zelfs verplicht.
Functies die op de meeste frequentieregelaars voorkomen zijn instelbare acceleratie en deceleratietijd, koppeldetectie, stall prevention, slipcompensatie, beveiliging tegen oververhitting, koppelcompensatie, remmen door gelijkstroominjectie, voorkomen van oscillaties, schaling analoge ingang en S-curve.
Het is dus verstandig een frequentieregelaar in de schakeling op te nemen, vooral bij het aandrijven van grote machines kan dit een grote energiebesparing opleveren doordat er een veel lagere aanloop stroom nodig is en de motor door de verschillende functies van de frequentieregelaar veel beter loopt.
De frequentieregelaar was een interessant onderwerp om een verslag over te maken. Doordat ik mij in het onderwerp verdiept heb weet ik nu wat het belang van de frequentieregelaar is, en ben ik te weten gekomen dat deze veel meer kan dan het harder en zachter laten lopen van een motor.

12 Literatuuropgave

  • Omron sysdrive frequentieregelaars
  • accomron2.netcast.nl
  • www.omron.com

met dank aan: Koopmans en Zwart elektrotechniek Meppel b.v. voor de informatie.