przetwornice częstotliwości
Przetwornica częstotliwości to urządzenie elektryczne, które zamienia prąd przemienny (AC) na prąd stały. Obwody konwerterów częstotliwości na napięcie są wykorzystywane w przetwarzaniu dźwięku, kondycjonowaniu sygnału, akwizycji danych i sterowaniu silnikami. Są również powszechnie spotykane w tachometrach do konwersji prędkości obrotowej na sygnał elektryczny, który można odczytać za pomocą miernika lub wyświetlić na ekranie.
Przetwornice częstotliwości na napięcie znajdują się również w urządzeniach elektronicznych działających na określonych częstotliwościach, w tym w systemach telekomunikacyjnych i radarowych. Najprostszym typem przetwornicy częstotliwości jest taka, która zamienia wejściowe napięcie przemienne na wyjściowe napięcie stałe. Najbardziej wyrafinowane typy są zaprojektowane do zmiany częstotliwości wejściowego sygnału AC na odpowiedni sygnał wyjściowy o innej częstotliwości.
Napięcia wejściowe i wyjściowe są zwykle regulowane za pomocą kondensatorów, diod i grup tranzystorów lub tyrystorów. Pozwala to na precyzyjną kontrolę procesu konwersji napięcia/częstotliwości. Przetwornice częstotliwości na napięcie są stosowane w wielu różnych urządzeniach, od zastosowań przemysłowych i lotniczych wykorzystujących prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz lub 60 Hz, po urządzenia gospodarstwa domowego, sprzęt komputerowy i pompy.
Co to są przetwornice częstotliwości?
W przeciwieństwie do większości urządzeń elektrycznych, które działają na prąd zmienny, najważniejszą cechą przetwornicy częstotliwości nie jest jej napięcie ani prąd, ale częstotliwość. Tyle cykli sygnału AC powtarza się na sekundę. Przetwornicę częstotliwości można wyregulować tak, aby zmieniała liczbę cykli na sekundę, co jest znane jako jej wartość znamionowa w hercach (Hz). Im wyższa ocena Hertza, tym więcej cykli na sekundę.
Nowoczesne przetwornice częstotliwości są czasami nazywane falownikami i mogą być montowane bezpośrednio na pompie lub silniku lub umieszczane w szafach sterowniczych w celu uzyskania większej oszczędności miejsca. Można nimi sterować za pomocą przełącznika wielopozycyjnego lub klawiatury lub za pomocą czujników (ciśnienia, przepływu, temperatury, poziomu itp.).
Pierwszym zadaniem przetwornicy częstotliwości jest zamiana fali sinusoidalnej prądu przemiennego na serię impulsów prądu stałego. Należy koniecznie unikać wysokich zniekształceń harmonicznych, ponieważ ma to szkodliwy wpływ na izolację uzwojeń silnika indukcyjnego. Najnowsza generacja półprzewodnikowych przetwornic częstotliwości zawiera techniki eliminowania tych harmonicznych, przy czym najbardziej zaawansowane wykorzystują szybkie półprzewodniki mocy i sterowanie mikroprocesorowe.
Oprócz impulsów prądu stałego wytwarzanych przez urządzenie przełączające, między każdym impulsem występuje różna ilość pustej przestrzeni (stąd PWM lub modulacja szerokości impulsu). Dostosowując wysokość i szerokość impulsów, a także liczbę i rozmiar pustych przestrzeni, można zmienić częstotliwość impulsów, aby uzyskać bardziej pożądany kształt fali.
Wysokiej jakości przetwornica częstotliwości jest w stanie sterować silnikami indukcyjnymi o mocy do kilkudziesięciu kW. Jednak ważne jest, aby zrozumieć, że wysokie częstotliwości przełączania mogą znacznie zwiększyć straty transformatora indukcyjnego i powiązanych elementów. Może to skrócić żywotność sprzętu i doprowadzić do przedwczesnych awarii.