Frekvenční měniče

1 E

Φ = ------- . --- ≈ ! konst

k.N f

Z této rovnice vyplývá, že pokud má být splněna podmínka konstantnosti magnetického toku, musí být poměr E/f také konstantní. Tento lineární poměr je znám jako

„ konstantní poměr U/f „ ( nebo V/Hz ). Takto regulované pohony se nazývají „pohony s regulací napětí a kmitočtu „ ( vvvf ).

Otáčky při plném jmenovitém napětí a proporcionálním poměru U/f ( tj při jmenovitém kmitočtu ) se nazývají „jmenovité otáčky“ a běžně se vyjadřují v min-1.

Ačkoliv udržování konstantního poměru U/f při řízení otáček asynchronního motoru je principiálně důležité, je možné se od něj odchýlit:

• v oblasti nízkých otáček ( pro jmenovitý kmitočet motoru 50Hz se jedná o kmitočty nižší jak 10Hz ) se úbytek na odporu statorového vinutí stává podstatně větší.Tento úbytek napětí jde na úkor toku. K udržení konstantního toku v pólech motoru při nízkých otáčkách se musí zvýšit napětí, aby se vykompenzoval vliv statorového odporu Kompenzace statorového odporu se nazývá „ BOOST“ (napěťové zvýšení) obr 2.4.1. Druhým důvodem zvýšení může být požadavek na zvětšení záběrového momentu.

• v oblasti jmenovitého napětí za účelem zvýšení otáčkového rozsahu nad jmenovité otáčky. Otáček motoru vyšších než jmenovitých se dosahuje zvýšením výstupního kmitočtu měniče nad jmenovitý kmitočet, zatímco výstupní napětí měniče zůstává na maximální hodnotě.

Typickou charakteristiku U/f i s poměry při vyšších otáčkách než jmenovitých ukazuje obr.2.4.1.

Protože U je nad jmenovitými otáčkami konstantní, tok klesá se stoupajícím kmitočtem a to přímo úměrně s poměrem U/f.

E = k.N.( Φ.f )

Pro moment asynchronního stroje je možné psát rovnici:

3.U12

Mm = ----------------

2.ωms.Xk

U1 . . . napětí v síti

ω . . . úhlový kmitočet

Xk . . . indukční reaktance daná rozptylovými indukčnostmi

Xk = Xσ1 + X´σ2 = ( Lσ1 + Lσ2 ).ω

3.U12 U12

Mm = ------------------------------ = k . -------

2.ωms. ( Lσ1 + Lσ2 ).ωms ωms2

Z uvedené rovnice vyplývá, že pokud bude motor pracovat v oblasti konstantního poměru U/f bude moment motoru přibližně konstantní. Při zvyšujícím se kmitočtu při konstantním napětí bude moment klesat s druhou mocninou kmitočtu , přičemž jeho výkon zůstává konstantní. U většiny měničů je možné nastavit velikost tohoto zvýšení odpovídajícím způsobem k odporu vinutí statoru.

U jmenovité síťové napájecí napětí

100%

Poměr U/f jmenovité

otáčky

jmenovitý síťový

kmitočet

napěťové

zvýšení

50 Hz

obr.2.4.1 f

Φ oblast konst. momentu oblast konstantního výkonu

100%

ztráty toku

pro U/f = konst.

Jmenovité otáčky

Obr. 2.4.2 50Hz f

U většiny měničů je možné nastavit napěťové zvýšení podle velikosti odporu statorového vinutí. Se vzrůstajícím kmitočtem toto navýšení klesá až k nule tzn přejde plynule na charakteristiku U/f = konst.