2022.05.24.

Fordulatszám szabályozása az iparban – hogyan lehetséges?

Az iparban alkalmazott mozgató és megmunkáló gépek működése nagy számban villanymotorral történik, az egyes felhasználások azonban eltérő fordulatszámot igényelnek. Ebben a cikkben megnézzük, milyen megoldás használható a fordulatszám szabályozására.

Az ipari automatizálás műszaki igényei

Már az automatizáció kezdetén két fontos igény is megfogalmazódott a háromfázisú elektromos motorokkal kapcsolatban, ezek pedig a fordulatszám szabályozása, illetve a forgásirány változtatása voltak. Az energiahatékonyság és az ebből fakadó költséghatékonyság szempontjainak köszönhetően olyan eszközök jelentek meg, amelyek a fordulatszámot lefojtás nélkül csökkenteni képesek, a forgásirányt pedig akár állandó sebességet igénylő folyamatoknál is megváltoztatják.

Bemutatjuk a frekvenciaváltót

Az említett eszköz a frekvenciaváltó, vagy idegen szóval inverter. Ahogy neve is mutatja, a motor frekvenciáját (ennélfogva szögsebességét) képes szabályozni – és hogy miért van erre szükség?

Példaként vessünk egy pillantást a megmunkáló gépekre: mindegyik más és más motor teljesítményt igényel, azonban ahelyett, hogy az egyes alkalmazáshoz külön villanymotort gyártsanak, egy áthidaló eszközt alkalmaznak – a frekvenciaváltót (a motorok csupán 10%-ka tartalmaz beépített frekvenciaváltót). A villanymotor kimenetére csatlakoztatva ez az eszköz a fordulatszámot épp akkorára állítja be, ami az adott felhasználási környezetben szükséges. 

Nézzük meg a működését

A frekvenciaváltó működése az indukciós motor elvén alapszik, amiben a két főszereplő a motor álló- és forgórésze. A kölcsönhatás e kettő elem között alakul ki, ugyanis váltakozó áramra való csatlakoztatást követően az állórész mágneses mezőt generál, amelynek következtében a forgórészben lévő tekercsben feszültség indukálódik.

Az áram és az indukált eredményeképp kapjuk a forgó mozgást, amit a villanymotor produkál – ezt a mozgást hasznosítja a csatlakoztatott gép vagy alkatrész. E forgómozgás fordulatszáma azonban alap esetben állandó: épp akkora, amely a hálózati feszültség és a motor teljesítményének függvényében kialakul. Inverterrel ezt tudjuk szabályozni: megváltoztatjuk a bemenő áram tulajdonságait, így a villanymotor is más kimenetet ad le.

Az inverter további előnyei

A frekvenciaváltó nem csak az említett rugalmas fordulatszám-szabályozásra alkalmas: az inverterek ugyanis védik is a motort. Ez megtestesül abban, hogy a motor működési mutatóit felügyelik és szinten tartják, illetve áramvédelmi, hőmérséklet-védelmi szerepet is betöltenek, továbbá megakadályozzák a túlterhelés kialakulását.

A lista még tovább is folytatható: alkalmasak egyedi működési programok beállítására is, egyedi felfutások és lefutások beállításával – mindez a hatásfok és a teljesítmény csökkenése nélkül.

Példák a frekvenciaváltók felhasználására

Szinte bármilyen gép, vagy feldolgozó egység említhető, amelynek működése forgómozgáson alapul. Hirtelen az ipar borzasztóan széles skálája nyílik meg előttünk – a teljes bemutatást ennélfogva meg sem próbáljuk, ám a legjellemzőbb felhasználásokat összegyűjtöttük:

  • Ipari légkondícionáló és egyéb ventillátorral működő berendezések (gyűjtőnevén HVAC, az angol “heating, ventilation and air conditioning” kifejezésből): ezek a gépek a munkaközeg keringtetésével dolgoznak, amely forgómozgást igényel.
  • Mosó- és tisztító gépek: a legtöbb tisztítóberendezés forgómozgáson alapul (elég csak az otthoni mosógépre gondolni), legyen az autómosó, vagy nagy hatásfokú vegytisztító – az invertert megtaláljuk itt is.
  • Élelmiszeripar: a szétválasztástól a mozgatáson át a precíziós adagolásig szinte bármelyik műveletben részt vesznek villanymotorok (és ennélfogva frekvenciaváltók is).
  • Megmunkáló és mozgató gépek a gyártásban: legyen szó klasszikus megmunkáló gépről, mint pl. az eszterga, marógép, fúrógép, csiszológép, fűrészgép, stb.), szivattyúkról, lézervágókról – legtöbbször villanymotor működteti őket.
  • Állattenyésztés: a szellőztetéstől kezdve az automatizált etető/itató, fejő és szaporító rendszerekben is megjelenik a villanymotor (és inverter) által képzett forgómozgás.

Inverter választás

A megfelelő eszköz kiválasztásához egy sor követelményre érdemes figyelni – ilyen például a termék kompaktsága, beépíthetősége, hatásfoka illetve az interfész kialakítása. A Lenze e kritériumokat mind figyelembe vette az inverterei tervezésekor.