MotorsturingenE&LabFrequentieregelaarAsynchrone machines&FrequentieregelaarsEen inleiding tot het nut en het gebruik van de frequentieregelaar.F. RubbenFrequentieregelaars1. IntroHet doel van een frequentieregelaar is veelzijdig: zorgen voor de aanzet van de asynchrone n synchrone motor (nood)stopvoorziening anderzijds kan men de snelheid regelen.De manier waarop dit gebeurt, is via vermogenelektronica: het 50Hz-net wordt gelijkgericht via een tussenkring wordt de gelijkspanning of stroom afgevlakt en via een wisselrichter omgezet naar een AC-spanning waarbij de frequentie verschillend kan zijn dan 50Hz.Het wisselrichten kan via 2 methodieken gebeuren: U/f-karakteristiek (altijd aanwezig) Flux-vectorcontrole (enkel aanwezig bij duurdere, complexere modellen)Beide methoden zitten in de elektronische sturing van de wisselrichter verwerkt. In de sturing van kleinere, goedkopere types van frequentieregelaars zit er alleen de U/f-regeling verwerkt.Figuur 1: interne werking FR (afgevlakte spanning in de tussenkring)Opmerking:Deze cursus is gericht naar leerlingen van het Technische en het Beroepsgericht Secundair Onderwijs. Enige vereenvoudigingen van theoretische modellen zijn dan ook niet uit te sluiten; maar kunnen een algemeen inzicht bieden in de werking van een frequentieregelaar an sich.Opmerkingen, aanvullingen, zijn welkom: frank.rubbengmail.comBronvermelding: Cursussen & Boeken- Pollefliet; Elektronische vermogencontrole, CD-ROM uitgave- Pollefliet; Elektronische vermogencontrole, volume I en volume II- I. Maesen; Project 1: Aandrijving ventilator met frequentieomvormer (V3; okt 05); VTI-Beringen- M. De Bruyn, I. Maesen, J. Van Ocken; Elektrotechnisch tekenen schemas lezen 3; Wolters Plantyn- Ir. Merlevede G., vermogenelektronica, Labo Emas, KHBO 2004- SEW Eurodrive, Het selecteren van aandrijvingen, aandrijftechniek in de praktijk Uitgaven- Moeller; schakelschemaboekje Datasheets- GE VAT20- Altivar 16- Omron 3EGFV- Documentnummer: 01-2145-03; Emotron 2004 Websites- I http:/www.transmo-eep.be/documents/producten/aandrijvingen/sturingen-en-regelaars/vat-20.xml; letterlijk overgenomen- II http:/www.nl.vacon.com/Default.aspx?id=466452; letterlijk overgenomen- http:/nl.wikipedia.com2. De asynchrone machine: herhaling.Hoewel de frequentieregelaar ook kan dienen om een synchrone machine aan te sturen, wordt hier enkel de asynchrone machine herhaald. In de praktijk worden asynchrone machines immers het meest gebruikt. Zeker dankzij het weinige onderhoud (tenzij de lagers) worden de asynchrone kooiankermotoren ook wel het moderne trekpaard genoemd.Het grote nadeel van de asynchrone machines ten opzichte van DC-motoren was in de beginperiode (rond de eeuwwisseling in 1900) een gebrek aan efficinte methodes om de snelheid van de ASM te regelen. Door de ontwikkeling van de vermogenelektronica (1970) trad hier verandering op: de snelheid kon veranderd worden door het wijzigen van de snelheid van het voedingsnet: de frequentie.Het toestel waarmee dit gebeurde noemt men de FREQUENTIEREGELAAROm de werking van de frequentieregelaar te begrijpen, moeten we eerst en vooral de asynchrone machine nog eens kort bespreken.2.1. Asynchrone machine2.1.1. Soorten asynchrone machinesEen ASM is ofwel van het type kooiankermotor ofwel van het type sleepringankermotor. Het verschil in beide rotoren is eenvoudig af te leiden uit de naam: (of de naam vertelt ons iets over de bouw van de rotor) SA: de rotor bestaat uit windingen die in een sterpunt verbonden zijn. Het andere uiteinde is via sleepringen terug te vinden op de klemmenplaat van de motor. Door de sleepringen is deze motor minder gebruiksvriendelijk dan zijn broertje:Figuur 2: ASM - type SA (bron: stdvk_em_10) KA: de rotor bestaat uit staven die aan beide uiteinden via ringen kortgesloten zijn. Figuur 3: KA-motor (bron: electric-motors-price.info)2.1.2. Eigenschappen asynchrone machineIn de stator - bij aansluiten van een driefasige wisselspanning - zal er stroom vloeien. Hierdoor ontstaat er een draaiveld in de stator. Dit draaiveld draait rond met de synchrone snelheid Ns.Ns = 60.f pIn deze formule is f de frequentie (in Hz), p is het aantal poolparen. Het synchrone toerental wordt in toeren per minuut uitgedrukt.De rotor beweegt zich echter niet even snel als het draaiveld. De motorsnelheid Nr is verschillend van Ns; de mate waarin deze snelheden verschillen noemt men de slip.De slip wordt vaak in % uitgedrukt. Ns-Nrs = - NsIn theoretische modellen van asynchrone machines leidt men af dat h