Zasada działania falownika - sterowanie wektorowe lub skalarne

Sterowanie prędkością wirowania silników prądu przemiennego pozwala na lepsze dostosowanie pracy wielu urządzeń. Umożliwiają to falowniki, które występują w wersjach przeznaczonych do wersji jednofazowych i trójfazowych. Warto zwrócić uwagę na to, w jaki sposób odbywa się sterowanie ich pracą.

Zasada działania falowników opiera się na zamianie napięcia przemiennego na napięcie stałe, a następnie ponownie na przemienne z inną częstotliwością. Trzeba przy tym podkreślić, że oferowane na rynku falowniki obsługują różne algorytmy sterowania – wektorowe lub skalarne. Czym się różnią i które z nich wybrać? Odpowiedzi na te pytania znajdują się w poniższym artykule.

Falowniki wektorowe – kiedy warto z nich skorzystać?

Zaczynamy od elementów o większym poziomie zaawansowania i szerszym zastosowaniu. Już na wstępie należy zaznaczyć, że sterowanie wektorowe zapewnia niezwykle precyzyjną kontrolę prędkości obrotowej silnika. Wynika to ze sposobu działania tego elementu. Osobno steruje on bowiem momentem i strumieniem uzwojenia na silniku.

Moment obrotowy jest przez falownik cały czas regulowany, dzięki czemu jest w stanie utrzymać jego stałą wartość przez cały czas działania sprzętu (nawet przy częstotliwości zasilania równej 0,5 Hz).

Biorąc to pod uwagę, trzeba zaznaczyć, że falownik wektorowy dobrze sprawdzi się podczas współpracy z silnikami o wysokiej mocy. Warto przy tym pamiętać, że jest on w stanie obsługiwać wyłącznie jedno urządzenie.

Kolejną ważną informacją jest to, że podczas sterowania wektorowego niezbędne jest przeprowadzenie autokonfiguracji oraz wprowadzenie parametrów silnika, z którym współpracuje falownik. Do tego dochodzi też konieczność użycia dodatkowych podzespołów. Z tego względu, większość falowników wektorowych może pracować również w trybie skalarnym (zazwyczaj jest on ustawiany fabrycznie).

Zobacz również: Jakie są rodzaje falowników?

Falowniki skalarne – czym wyróżnia się sterowanie U/f?

W przypadku tego typu urządzeń najważniejsze jest zachowanie proporcji między częstotliwością a napięciem skutecznym sygnału, który zasila silnik prądu przemiennego. Falowniki ze sterowaniem U/f są wykorzystywane przede wszystkim do obsługi prostych silników i aplikacji. Głównie dlatego, że sterowanie skalarne nie pozwala na utrzymanie stałej prędkości i momentu obrotowego.

Precyzyjna regulacja nie jest możliwa, dlatego takie falowniki znajdą zastosowanie wszędzie tam, gdzie oba parametry są stałe lub gdy wartość momentu obciążenia jest coraz niższa wraz ze zmniejszaniem prędkości obrotowej. Wymienić należy więc silniki następujących urządzeń:

• pomp,
• wentylatorów,
• sprężarek.

Co wybrać – falowniki sterowane wektorowo czy skalarnie?

Mając za sobą charakterystykę obu typów urządzeń, możemy odpowiedzieć na pytanie najważniejsze. Choć falownik wektorowy w wielu przypadkach będzie znacznie droższy i trudniejszy w obsłudze niż model skalarny, jego możliwości pozwolą na wydajniejszą pracę. Przede wszystkim wówczas, gdy:

• wymagane jest ciągłe utrzymywanie stałych wartości momentu obrotowego oraz prędkości,
• silnik wymusza konieczność bardzo dokładnej regulacji prędkości obrotowej,
• obciążenie wału silnika zmienia się w trakcie jego pracy,
• potrzebne jest sterowanie pracą wyłącznie jednego silnika.

Warto zwrócić uwagę na ostatni punkt z powyższej listy. Nie każdy bowiem wie, że falowniki wektorowe są w stanie współpracować wyłącznie z jednym silnikiem jednocześnie. Do falowników skalarnych można natomiast podłączyć kilka jednostek.

Trzeba mieć jednak na uwadze ich ograniczenia, które sprawiają, że okażą się one efektywne wyłącznie w przypadku prostych aplikacji. Wszędzie tam, gdzie w grę wchodzą powyższe kryteria, należy decydować się na falownik ze sterowaniem wektorowym. Oczywiście najpierw konieczne będzie dopasowanie urządzenia do najważniejszych parametrów technicznych silnika. Wszystko to zapewni efektywną i bezpieczną pracę obu elementów.