Előző blogbejegyzésünk arról szólt, hogyan is vezérelhetjük szivattyúnkat – ami egy hidrofor-rendszer vízellátásáról gondoskodik – áramlásérzékelővel. A most következő blogbejegyzés a frekvenciaváltóval szabályozott szivattyúkról szól. De mi is az a frekvenciaváltó? Egy újabb szintszabályozási eszköz? Igen is, meg nem is. Ez alább kiderül.

Mi is az a frekvencia?

Egy időegység alatt végbement periodikus változás. Jelen esetben a szivattyú fordulatszáma az, aminek a frekvenciáját figyelembe vesszük. A frekvenciaváltó a motor fordulatszámát szabályozza, oly módon, hogy a motor teljesítménye nem csökken, és a hatásfoka sem redukálódik.

Mik is azok a frekvenciaváltók?

Napjainkban az ipari termelést villanymotoros gépek végzik. Mivel itt nagy teljesítményű gépekről van szó, szinte mindegyik háromfázisú, ezek közül is legelterjedtebb a rövidre zárt aszinkronmotor (kb 95%). Ezeknek a fordulatszámát két tényező határozza meg:

• Hálózati váltakozó áram frekvenciája
• Motor pólusainak száma

Mind a két érték állandó. A hálózati frekvencia Magyarországon 50 Hz, a pólusszám pedig a motor tekercselésétől függ. Ezt változtatni motor újratekercselésével lehet csak, ami hosszadalmas, ezáltal termeléskiesés következik be, amelyhez hozzájön még a ráfordított pénz, így árban nem éri meg. Így a fordulatszámot csak áttétellel lehet megváltoztatni, ami plusz helyet és energiát igényel.

20–30 kW teljesítményű motorok indításánál az álló motorra rákapcsolt hálózati feszültség rendkívül nagy áramfelvétellel jár. Amíg a motor felpörög, az áramfelvétel a névleges áram tízszeresére is megnőhet.

Szivattyúk hajtásánál a teljesítményszabályozást a motor ki-be kapcsolásával, vagy szelepekkel, tolózárakkal kellene fojtani a folyadék áramlását, amíg a szivattyú névleges sebességgel forog. Ez viszont kárba veszett energia.

A szivattyúmotor teljesítményének javítására a legjobb megoldás a frekvenciaváltó. A motor fordulatszámát fokozatmentesen változtatják, és közben a motor hatásfoka nem romlik, sem a teljesítménye nem csökken.

A frekvenciaváltót a szivattyú és a hálózati áramforrás közé kötjük. Az áramforrásból beérkező, (három fázis esetén) 3×400 V váltakozó áramot először egyenárammá alakítja, majd megszűri azt egy szűrőtekercseken és egy szűrőkondenzátoron keresztül. Ez után ebből az egyenfeszültségből egy félvezetős kapcsolóval PWM (impulzus szélesség moduláció) segítségével előállítja a motor számára a kedvező frekvenciájú, szinuszos 3 fázisú motorfeszültséget. A PWM modulációra azért van szükség, mert ezzel lehet megfelelő hatásfokot elérni.

A frekvenciaváltó funkciói:

• A motor fordulatszámának fokozatmentes változtatása
• Motor védelme túláram, túlterhelés, felmelegedés ellen
• Motor védelme fáziskiesés, fáziszárlat, földzárlat ellen
• Gyors leállítás

FIGYELEM!

Ha a frekvenciaváltó és a szivattyú motorját összekötő elektromos kábel több, mint 10 méter, kapacitív hatás lép fel. Ennek következményeképpen a szivattyúvezérlő nem az előírtaknak megfelelően működik majd, és ez tönkre teheti a szivattyút. Éppen ezért egy ACL szűrő beépítése erősen ajánlott, amely ezeket a kapacitív hatásokat megszünteti. 

Mivel az PWM kapcsoló üzemmódban dolgozik, az előállított impulzus négyszögletes lesz. A bekapcsolásnál küld egy impulzust, kikapcsolásnál ez az impulzus megszűnik. Azonban a kapcsoló üzemmód miatt a motorkábelen jelentős energiájú felharmonikus keletkezik, amelyet a kábel szétsugároz. A szinuszos feszültségen csúcsáram keletkezik, amely elérheti akár a 10 kV-ot is. Ezek a szivattyúmotor kapcsaira hatnak, és mint sok kalapácsütés, fejtik ki káros hatásaikat a szigetelésre. Ez a csúcsáram a kábel hosszúságéval növekszik. 10 métert meghaladó kábelhosszúság után egy ACL szűrő használata kötelező.

Az ACL szűrő ezeket a felharmonikus zavarokat motorfeszültséggé állítja elő. A szűrőben lévő tekercsek kiegyenlítik a zavarokat, csökkentik a kúszóáramot, és ez által leveszik a feszültség terhelését a motor tekercseiről. A szűrőt az inverter és a szivattyú közé kell beszerelni.