Adviesgids frequentieregelaars

Sander Plaggenmarsch, Specialist Industriële Automatisering

27 maart 2018

Frequentieregelaars worden gebruikt om elektromotoren aan te sturen. Dit gebeurt door de frequentie van het draaiveld aan te passen. Normaal gesproken is de draaisnelheid van een elektromotor afhankelijk van de frequentie van de voedingsspanning. Door het toepassen van een frequentieregelaar is deze variabel in te stellen. Hierdoor kan er veel energie worden bespaard.

De adviesgids voor frequentieregelaars is hieronder te downloaden. De gids is ook gedrukt verkrijgbaar bij jouw Schipper vestiging!

 

Download: Adviesgids Frequentieregelaars

Vervanger voor mechanische toepassing

Vroeger (en tegenwoordig in beperkte mate) werd dit gedaan door mechanische aandrijf- en vertragingskasten. Dit zijn toepassingen die veel ruimte in beslag nemen en gevoelig zijn voor onderhoud. Een frequentieregelaar lost deze problemen grotendeels op.

Voordelen

Het toepassen van een frequentieregelaar levert een aantal voordelen op:

  • Weinig elektrisch verlies
  • Onderhoudsarm
  • Eenvoudig toe te passen
  • Traploze toerenregeling
  • Goede cosinus phi aan netzijde (verbeterde netbelasting)
  • Lage aanloopstroom
  • Zachte opstart en afloop
  • Mogelijkheden tot monitoring en aansturing
  • Geluidsreductie
  • Energiebesparing

Nadelen

Aan de toepassing van een frequentieregelaar kleven ook een paar nadelen:

  • Elektronica is relatief kwetsbaar
  • Niet goed bestand tegen vocht en vuil

Geluidsreductie

Een elektromotor met frequentieregelaar maakt minder geluid, omdat de motor niet op maximaal toerental hoeft te draaien. Een motor met vertragingskast moet dat wél. Één motor maakt hierin weinig verschil, maar bij meerdere motoren zorgt dit voor een veel stillere werkomgeving. Wel zo prettig, toch?

Langere levensduur

Als een motor op een lager toerental draait dan waar hij voor gemaakt is, dan komt dit ten goede aan zijn levensduur. Het omgekeerde geldt als de motor op een hoger toerental moet draaien.

De Danfoss VLT drives zijn zeer complete frequentieregelaars
De Danfoss VLT drives zijn zeer complete frequentieregelaars

Energiebesparing

Besparen tot 35%

Elektromotoren zijn verantwoordelijk voor bijna tweederde van het totale energieverbruik in de industrie. Als deze motoren hun werk efficiënter kunnen doen, dan scheelt dit aanzienlijk in het totale energieverbruik van het bedrijf. Door het intelligent toepassen van frequentieregelaars kunnen motoren namelijk tot 35% minder energie verbruiken. Een frequentieregelaar verdient zichzelf relatief snel terug.

Energierichtlijnen

De EU heeft zich in de afgelopen decennia hard gemaakt voor het terugdringen van de CO2-uitstoot. Dit betekent dat energieverbruik zoveel mogelijk moet worden beperkt. Dit geldt ook voor elektromotoren. In de afgelopen jaren zijn deze richtlijnen aangescherpt:

  • 16 juni 2011: Nieuwe motoren moeten voldoen aan het IE2 efficiëntieniveau
  • 1 januari 2015: Nieuwe motoren met een nominaal vermogen van 7,5 tot 375 kW moeten voldoen aan het IE3 efficiëntieniveau, of aan IE2-niveau voorzien van een frequentieregelaar.
  • 1 januari 2017: Nieuwe motoren met een nominaal vermogen van 0,75 tot 375 kW moeten voldoen aan het IE3 efficiëntieniveau, of aan IE2-niveau voorzien van een frequentieregelaar.

 

Aansturing elektromotoren

Toerentallen

Een elektromotor is gemaakt voor een vast toerental bij een bepaalde frequentie van de voedingsspanning. Een frequentieregelaar kan dit omlaag brengen, of zelfs verhogen. Als een motor op een lager toerental draait dan waar hij voor gemaakt is, dan komt dit ten goede aan zijn levensduur. Dit geldt niet voor een motor die te langzaam draait (i.v.m. koeling). Het omgekeerde is het geval bij het instellen van een hoger toerental. De motor wordt mechanisch zwaarder belast en heeft baat bij intensiever onderhoud.

Koeling

De koeling van een elektromotor wordt verzorgd door een waaier die gekoppeld is aan de motoras. Wanneer een elektromotor op een lager toerental gaat draaien, kan dit resulteren in te weinig koelvermogen. In sommige gevallen is het nodig om externe koeling aan te brengen.

Vectorregeling

Een vector regeling wordt vaak gebruikt bij toepassingen die met een vertraging op gang moeten komen. Een voorbeeld daarvan is een transportband. Als een elektromotor in één keer het volle vermogen levert, dan komt de band te snel in beweging. De producten op de band kunnen daardoor omvallen. Door het toepassen van een vectorregeling kan de band langzaam op gang komen en afremmen.

EMC kabel

EMC staat voor elektromagnetische compatibiliteit. Een frequentieregelaar dient met een afgeschermde kabel aangesloten te worden op een elektromotor. Dit zorgt ervoor dat er geen storingen ontstaan tussen regelaar en motor, en dat de regelaar elektromagnetische storingen veroorzaakt in zijn omgeving.

1- en 3-fase regelaars

Frequentieregelaars voor kleinere vermogens worden meestal gevoed door een netspanning van 230Vac. Dit type frequentieregelaar zet een constante fase 230Vac (meestal 50Hz) ingangsspanning om naar een variabele 3-fase 230Vac uitgangsspanning met een regelbare frequentie.

Frequentieregelaars voor grotere vermogens worden meestal gevoed door een netspanning van 400 VAC. Dit type frequentieregelaar zet een constante 3-fase 400 VAC (meestal 50 Hz) ingangsspanning om naar een variabele 3-fase 400 VAC uitgangsspanning met een regelbare frequentie.

Instellen frequentieregelaar

Parameters

Bij een frequentieregelaar kun je veel parameters instellen. Deze bepalen hoe een motor wordt aangestuurd. De parameters van een frequentieregelaar zijn te verdelen in de volgende categorieën:

  • Motorgegevens, ook wel basisparameters genoemd
  • Functionele parameters, deze bepalen de motoraansturing en het gedrag van de frequentieregelaar
  • Beveiligingsparameters

 

In deze gids beperken wij ons tot de belangrijkste parameters. Wil je meer weten? We helpen je graag!

Motorparameters

Een frequentieregelaar moet ‘weten’ welke motor hij aanstuurt. Deze motorgegevens moeten in de frequentieregelaar geprogrammeerd worden.

Nominaal vermogen

Het nominale vermogen is het vermogen van de motor. Bij de meeste frequentieregelaars moet de waarde in kW worden ingevoerd. Het verkeerd invoeren van deze waarde heeft invloed op de motor en het proces.

Nominale stroom

De nominale stroom is de stroom die de motor vraagt bij het maximale vermogen. Deze waarde wordt ingevoerd in ampère. Op het typeplaatje van de motor staan twee waarden: dit heeft te maken met de wijze waarop de motor is aangesloten. Staat de motor in sterstand, dan moet de lage waarde worden ingevoerd. Staat de motor in driehoekstand, dan moet de hoge waarde worden aangehouden. Staat er geen stroomwaarde vermeld? Neem dan twee ampère per kilowatt.

Nominale spanning

De nominale spanning is de spanning waarmee de motor werkt. Dit wordt bepaald door de maximale uitgangsspanning van de frequentieregelaar en de maximale spanning die de motor aankan.

Op het typeplaatje van de motor staan twee spanningen aangegeven. Hierbij geldt de lage waarde voor de motor in driehoekstand en de hoge waarde voor de motor in sterstand.

Aan- en uitlooptijd

Het maximale koppel dat een motor met frequentieregelaar kan leveren is ongeveer 1,5 maal het nominale koppel. Om dit koppel bij het versnellen niet te overschrijden, wordt een aanlooptijd ingesteld op de frequentieregelaar. Met de aanlooptijd stel je de tijd in die de motor nodig heeft om het ingestelde vermogen te leveren.

Minimaal en maximaal toerental

In de frequentieregelaar moet ook het gewenste toerental worden ingesteld. Hiervoor moet een minimum en een maximum worden aangegeven.

De condensatoren in een frequentieregelaar zijn gevoelig voor warmte.
De condensatoren in een frequentieregelaar zijn gevoelig voor warmte.

Aandachtspunten onderhoud frequentieregelaar

Omgeving

Omgevingsfactoren spelen een grote rol in de levensduur van een frequentieregelaar. De temperatuur, vochtigheid en vervuiling (stof) in de omgeving van een frequentieregelaar hebben een directe invloed op de levensduur ervan.

Koeling

Koeling is belangrijk voor een frequentieregelaar. Ook bij een instelling met weinig vermogensverlies kan de frequentieregelaar warm of zelfs heet worden. Het is dus noodzakelijk om ervoor te zorgen dat een frequentieregelaar voldoende wordt gekoeld.

Een frequentieregelaar is van zichzelf voorzien van koelventilatoren. Soms moet de schakelkast waarin de frequentieregelaar is gemonteerd ook voorzien worden van koeling. De levensduur van koelventilatoren op een frequentieregelaar is vijf tot zeven jaar bij normaal gebruik

Vervuiling

Vervuiling is op zichzelf geen directe bedreiging voor het functioneren van de frequentieregelaar. Vervuiling kan er echter wel voor zorgen dat de regelaar zijn warmte niet meer af kan staan. Zorg er dus voor dat de ventilatoren en de filters van de aanzuiging van koellucht schoon blijven.

Condensatoren

De condensatoren in frequentieregelaars zijn belangrijke onderdelen en deze zijn gevoelig voor warmte. Een hoge bedrijfstemperatuur verkort de levertijd van de condensatoren. Ook vermindert de capaciteit van condensatoren door veroudering. De frequentieregelaar functioneert dan minder goed. Dit kan tot storingen leiden. Het vervangen van condensatoren is echter een relatief dure maatregel. In veel gevallen is het aantrekkelijker om een nieuwe frequentieregelaar aan te schaffen.

 

Blijf op de hoogte van ons laatste nieuws

Op de hoogte blijven van het laatste nieuws uit onze sector en ons aanbod? Schrijf je dan in voor onze maandelijkse nieuwsbrief!