Co to jest falownik?

Falownik to urządzenie, którego zadaniem jest zmiana prądu stałego na przemienny, z możliwością regulacji częstotliwości wyjściowej. Falownik sam w sobie stanowi część przemiennika częstotliwości, choć współcześnie wszedł do świadomości użytkowników jako jednorodne urządzenie. Jeśli o przemienniku częstotliwości mowa, jego zadaniem jest przekształcenie napięcia przemiennego sieci o stałej częstotliwości w napięcie stałe.

W zależności od źródła zasilania, wyróżniamy falowniki napięciowe, zasilane ze źródła napięciowego, gdzie wejście do urządzenia stanowi kondensator o dużej pojemności lub falownik prądowy, zasilany za pośrednictwem źródła prądowego, gdzie wejście stanowi dławik. Ponadto, tego typu przemienniki częstotliwości możemy podzielić ze względu na rodzaj odbiorników, do których prowadzą. Wyróżniamy przemienniki jednofazowe z trójfazowym wyjściem przeznaczone do zasilania silników indukcyjnych, lub przemienniki zasilane trójfazowo z wyjściem trójfazowym (3x400V)

Ze względu na metody sterowania wyróżniamy dwa rodzaje falowników. Jeden, który stosuje się przede wszystkim w napędach zmiennomomentowych to falownik skalarny, którego działanie polega przede wszystkim na dostarczeniu energii o minimalnej wartości, aby zapobiec obniżeniu częstotliwości wyjściowej. Drugi, to falownik wektorowy, stosowany w napędach stałomomentowych. On z kolei charakteryzuje sę regulacją momentu obrotowego ze szczególnym uwzględnieniem niskich prędkości.
Falowniki wektorowe typu DTC to jedne z najbardziej rozwiniętych technologicznie urządzeń na rynku, która umożliwia zachowanie kontroli prędkości obrotowej silnika, jak i jego momentu obrotowego.

Montaż i instalacja falownika

Z uwagi na różne parametry falowniki np. nieprzekraczające 450W posiada adapter do gniazda zapalniczki samochodowej, które dodatkowo wyposażone są są kable do falowników podłączone bezpośrednio do akumulatora. W przypadku falowników, których moc przekracza 500W są na stałe połączone do akumulatora. W zależności od rodzaju falownika oraz odległości od sieci zasilającej kable do falowników powinny być możliwie najgrubsze i najkrótsze.

Wybór kabla do falownika

Prawidłowy dobór okablowania oraz przewodów do falowników to podstawa właściwie funkcjonującej, bezpiecznej instalacji elektrycznej oraz efektownej pracy urządzeń. W tym właśnie celu kluczowym staje się ustalenie właściwości żył przewodzących oraz ich kompatybilność elektromagnetyczną, kończąc na rodzaju wykorzystanej izolacji.

Wybierając odpowiedni kabel do falownika należy szczególną uwagę zwrócić na jego parametry przewodzące oraz ilość żył przewodzących. Mówiąc o kablach do falownika nie sposób nie wspomnieć o tzw. pojemności pasożytniczej przewodu, która wynika bezpośrednio z różnicy potencjałów jaka zachodzi pomiędzy elementami przewodzącymi oddzielonymi izolatorem. Informacje dotyczące tej wartości zazwyczaj podawane są przez producenta lub wynikają ze wzorów obliczeniowych, w których istotne wartości stanowi częstotliwość impulsowa, całkowita pasożytnicza pojemność jednostki długości kabla, długość kabla łączącego silnik z falownikiem. Zależność pomiędzy natężeniem prądu a napięciem w obwodzie zmiennym maleje wraz ze wzrostem częstotliwości impulsów, pojemności kabla i jego długością. Co za tym idzie, im mniejsza jest wartość wypadkowa tym większy prąd płynie przez pojemność pasożytniczą. W zależności od przekroju żyły kabla wartość jego pojemności ulega zmianie (oznaczona jako nF/km). Kolejnym ważnym elementem, na który należy zwrócić uwagę jest kompatybilność elektromagnetyczna. Coraz popularniejsze w produkcji stają się kable ekranowe, które zostały wyposażone w podwójny złożony ekran wykonany z warstwy folii oraz zewnętrznego, miedzianego oplotu. Jak przedstawiają dane zebrane na podstawie badań kable wyposażone w pojedynczy ekran lub w przypadku kabli opancerzonych wartość kompatybilności elektromagnetycznej nie znajduje się na odpowiednim poziomie, aby tego typu przewody zostały wykorzystane do instalacji falownika.

Dodatkowo, kabel do falownika powinien zostać obustronnie uziemiony za pomocą dławików z kontaktem. Istoty aspekt stanowi sama jakość izolacji, w której znajdują się żyły. Powinny one być odporne na przebicia napięcia a także stromość narastania. W przypadku zasilania falownika napięciem o wartości 400V kabel przesyłający powinien posiadać podwyższone parametry odpornościowe o wartości 600V.

Tendencje rozwojowe formy falowników w nadchodzącym roku

Wśród systemów zasilających sporą część sprzętów głównym elementem, który ulga stałej zmianie jest aspekt oszczędności energetycznej oraz zmniejszenie samych urządzeń pod względem gabarytowym. W tym celu coraz częściej wykorzystuje się wbudowane filtry niwelujące zakłócenia pracy bądź dławiki DC lub systemy zabezpieczające wykorzystywane do wyłączenia momentu. Tego typu detale instalacyjne, nie rzadko określonymi odgórnie w ramach nowelizacji i Dyrektyw unijnych dotyczących kompatybilności rządzeń, w swoich produktach wprowadziła m.in. firma ABB.