Taajuusmuuttaja

Taajuusmuuttaja, taajuusmuuttajat, (VFD) on moottorinohjain, joka ohjaa sähkömoottoria muuttamalla sen tehonsyötön taajuutta ja jännitettä. VFD pystyy myös ohjaamaan moottorin ylös- ja alasramppausta käynnistyksen ja pysäytyksen aikana.

Taajuusmuuttajan toiminta perustuu puolijohdekomponenttien kytkentätilan
ohjaukseen virran johto- ja estotilan välillä. Verkkokommutoivien (external
commutation, line-commutation, AC line commutation, natural commutation, phase
commutation, load-commutation) puolijohteiden, esimerkiksi diodien, kytkentätila
määräytyy verkon jännitteistä. Diodeilla toteutetun tasasuuntaajan ylemmän haaran
johtovuorossa on kytkin, jonka vaihejännite on suurin ja alemman haaran kytkimistä
johtaa vastaavasti se, jonka vaihejännite on pienin. Kyseistä siltaa kutsutaan 6-
pulssisillaksi, koska se synnyttää tasajännitepiiriin kuusinkertaisella
verkkotaajuudella sykkivän vaihtojännitekomponentin.taajuusmuuttaja

Vaikka taajuusmuuttaja ohjaa moottorin tehonsyötön taajuutta ja jännitettä, siitä puhutaan usein nopeudenohjauksena, koska seurauksena on moottorin nopeuden säätäminen.

Moottorin nopeuden säätämiselle on useita syitä.
Esimerkiksi:

  • Energiansäästö ja järjestelmän tehokkuuden parantaminen
  • Tehon muuntaminen hybridisaatiosovelluksissa
  • Nopeuden mitoittaminen prosessin vaatimusten mukaan
  • Nopeuden tai vääntömomentin mitoittaminen prosessin vaatimusten mukaan
    Työympäristön parantaminen
    Matalampi melutaso esimerkiksi puhaltimissa ja pumpuissa
  • Koneiden mekaanisen rasituksen vähentäminen ja niiden käyttöiän pidentäminen
    Huippukulutuksen leikkaaminen huippukysyntähintojen välttämiseksi ja vaaditun moottorikoon pienentäminen

Lisäksi nykyisissä taajuusmuuttajissa on verkko- ja diagnostiikkaominaisuuksia, joilla suorituskykyä voidaan hallita paremmin ja tuottavuutta parantaa. Energiansäästö, älykäs moottorinohjaus ja huippuvirranoton vähentäminen ovat siten kolme hyvää syytä valita VFD-laite ohjaamaan kaikkia moottorikäyttöisiä järjestelmiä.

Yleisimpiä VFD-laitteiden käyttökohteita ovat puhaltimet, pumput ja kompressorit, joissa on 75 % kaikista maailmalla käytössä olevista taajuusmuuttajista.

Pehmokäynnistimet ja suorat online-kontaktorit ovat toinen, vähemmän hienostunut moottorinohjaintyyppi. Pehmokäynnistin on vakaan tilan laite, joka tuottaa hellävaraisen ramppauksen täyteen nopeuteen sähkömoottorin käynnistyksen aikana.

Suora online-kontaktori on moottorinohjain, joka vie täyden linjajännitteen sähkömoottoriin.

Taajuusmuuttajalla voidaan muuttaa syöttötehoa laitteen energiavaatimusten mukaan ja säästää näin energiaa ja optimoida energiankulutusta.

Taajuusmuuttaja voi vähentää energiankulutusta merkittävästi verrattuna suoraan online-käyttöön (DOL), jossa moottori käy aina täydellä nopeudella. Taajuusmuuttajaa käyttämällä voidaan usein säästää 40 % virrasta tai polttoaineesta. Taajuusmuuttajien käyttäminen vähentää kerrannaisvaikutuksena myös järjestelmän NOx-päästöjä ja CO2-jalanjälkeä.

Integroitu taajuusmuuttaja tarjoaa monia etuja. Ratkaisulla saavutetaan parempi hyötysuhde ja pienemmät tehohäviöt. Erilliselle keskuskotelolle tai pitkille, suojatuille moottorikaapeleille taajuusmuuttajan ja moottorin välillä ei ole tarvetta, jolloin tilaa säästyy.