Artiklid

Miks tasub kasutada sagedusmuundurit?

Sagedusmuundurid on oma vajalikkust ja kasulikkust juba aastakümneid tõestanud ning kahtlemata kasutatakse neid tulevikus üha laialdasemalt. Alalisvooluajamid on tööstusest juba praktiliselt täielikult välja tõrjutud. Areng on olnud kõige kiirem just sagedusmuundurite juhtimissüsteemide võimaluste osas. Seetõttu käesolevas artiklis on  sagedusmuunduritest saadavad kasud kokkuvõtlikult üle vaadatud ja lihtsalt seletatud, et ka tavainimene aru saaks.

Võrgutoitega ajami puudustest

Kõige lihtsam ja odavam viis asünkroonmootorite toiteks on otse võrgust enamasti lüliti või kontaktoriga, mis asub elektrikilbis, nagu näha tehisaru kujundatud pildil 1.

Pilt 1. Otse võrgust toidetava asünkroonajamiga veepump (OpenAI 2026)

 

Paljudele lihtsatele ajamirakendustele on võrgutoide igati piisav ja kohane. Siiski, tuleb arvestada, et asünkroonmootori otse võrgust toitmine põhjustab järgmisi probleeme:

  1. suur käivitusvool (5 – 8kordne nimivool), mis nõuab suurema ristlõikega toitekaableid, tekitab mootori kuumenemist ja pingelohke; toiteahela kaitselüliti võib rakenduda ning põhjustada seadmete seiskumisi;
  2. tugev mehaaniline tõuge (ülekoormus mootorile ja mehhanismidele, veorihmade, sidurite ja hammasrataste kiirem kulumine, toodete kukkumine, hüdrauliline löök, materjali üle ääre loksumine, müra);
  3. madal võimsustegur (cos j) mootori alakoormusel (suurem vool, reaktiivvõimsus, kaablite ja trafode koormus ning energiakaod elektrivõrgus; võib vaja olla reaktiivvõimsuse kompenseerimist);
  4. madal kasutegur mootori alakoormusel (langeb järsult alla 25% nimikoormusest)
  5. läbi põlemine toitefaasi katkemisel – nt rakendunud sulavkaitsme, lõdva ühenduse või vigase kontaktori tõttu – mootori pöördemoment langeb ja staatorivool suureneb. Katkenud faasiga undav mootor võib jätkata pöörlemist või peatuda. Järsult suurenenud vool põhjustab kiiresti mähiste ülekuumenemise ja isolatsiooni kahjustuse või täieliku mootoririkke, kui seda kiiresti välja ei lülitata.
Asünkroonmootori läbipõlenud staatorimähis
Pilt 2. Asünkroonmootori läbipõlenud staatorimähis.

Sagedusmuunduri kasutamine aitab vältida otsetoite probleeme ja annab rea lisavõimalusi

Sagedusmuunduriga ajam vähendab käivitusvoolu ja käivitustõuget, kompenseerib reaktiivvõimsuse, vähendab mootori kadusid, tuvastab faasipinge kadumise. Sagedusmuundur vähendab pinge katkemisel väljundsagedust või lülitab mootori aegsasti välja vältides rikke tekkimist.

Pilt 3. Sagedusmuunduriga elektriajam (OpenAI 2026)

Sagedusmuundur vähendab käivitusvoolu

Mootori toitepinget ja sagedust suurendatakse käivitusel sujuvalt, vähendades käivitusvoolu ja vältides toitevõrgu ülekoormust ning pingehäiringuid. Sagedusmuunduriga on mootori käivitamine võimalik nimivooluga või etteantud voolu väärtusel. Sagedusmuunduriga saavutatakse mootori vajalik käivitusmoment oluliselt väiksema võrguvooluga kui otsekäivitusel. Sellegipoolest tuleb mootori vajalikku käivitusmomenti sagedusmuunduri valikul arvestada.

Pilt 4. 11 kW asünkroonmootori käivitusvoolu võrdlus võrgutoitel ja sagedusmuunduriga käivitusrambi kestusel 1 sekund (OpenAI 2026)

Sagedusmuundur suurendab võimsustegurit ja vähendab kasutusvõimsuse tasu

Sagedusmuundur suurendab ajami võimsustegurit, kuna mootori toitepinget suurendatakse koos väljundsagedusega ja mootori magneetimiskaod vähenevad. Sagedusmuundur suurendab ka mootori kasutegurit alakoormusel ja kompenseerib mootori reaktiivvõimsuse, vähendades sedasi ajami tarbitavat voolu.

Sagedusmuundur väldib mootori ülekuumenemist ja pikendab kasutusiga

Mootori võrgutoite suur käivitusvool võib sagedasel käivitusel põhjustada mähiste ülekuumenemist, sest kaovõimsus sõltub voolu ruudust.  Sagedusmuundur suurendab pinget ja sagedust sujuvalt, vähendades käivitusvoolu ja mähiste kuumenemist ning pikendades oluliselt isolatsiooni eluiga.

Sagedusmuundur vähendab mehaanilist lööki ja kulumist

Sagedusmuundur võimaldab mootori sujuvat kiirendamist ja aeglustumist, vähendades mehaanilist koormust, mootori kuumenemist, mehhanismide kulumist ja müra.

Pilt 5. Mootori pöörlemiskiiruse võrdlusgraafik võrgutoitel ja sagedusjuhtimisel, kui sagedusmuundur kasutab 1 s rampi ja 100 ms S-rampi (OpenAI 2026)

Selleks on sagedusmuunduritel mitmesugused nn rambi-funktsioonid. Kiirendusramp näitab kiirenduse kestust seisust nimikiiruse saavutamiseni. Pidurdusrambi kestus on aeg, mis kulub nimikiirusest peatumiseni. S- ehk siinusrambi aeg näitab kiirenduse sujuva suurenemise kestust tõuke leevendamiseks.

Sagedusmuundur säästab elektrienergiat

Muutuva koormusega rakendustes saab sagedusmuunduriga mootori kiirust või toitepinget vähendada, kui nimivõimsust pole vaja. Näiteks tsentrifugaalpumpade, ventilaatorite ja kompressorite puhul saab kiirust ainult 10% vähendades säästa u 25% energiat.

Pilt 4. Veepumba (Grundfos NB 65-200/219) võimsuse ja kasuteguri võrdlus püsival rõhul, H = 30 m, võimsus väheneb sagedusjuhtimisel u 50% (Graafik: OpenAI 2026)

Mootori nimivõimsus on alati varuga valitud, seetõttu on need praktiliselt kogu aeg alakoormatud ja toitepinget võib kasuteguri suurendamiseks vähendada. Küttesüsteemide võrgutoitel ringluspumpade üleviimisega optimeeritud sagedusjuhtimisele saavutatakse oluline energiasääst. Kui radiaatorite termostaadid soojema ilmaga sulguvad, vähendab sagedusmuundur ringluspumba kiirust, säästes kuni 80% energiat.

Mõnel pool kasutatakse veel reguleerimisklappe või drosseleid pumpade vooluhulga või rõhu reguleerimiseks. Üleminekuga sagedusjuhtimisele saavutatakse enamasti kuni u 40% energia kokkuhoidu sõltuvalt tootlikkuse ajalisest jaotusest.

Täiuslikumad sagedusmuundurid võimaldavad iseenda, mootori ja koormusmasina kadude minimeerimist. Viimane on eriti oluline voolava materjali käitlemisel. Sagedusmuundur hoiab töömasina, näiteks tsentrifugaalpumba või ventilaatori tööpunkti kogu aeg suurima kasuteguri piirkonnas minimaalsel võimsusel ja väldib madala kasuteguri alasid. Lisaks võib neil olla muidki kasulikke funktsioone, nt torustiku lekke tuvastamine.

Sagedusmuundur parandab mootorivoolu kvaliteeti

Tänapäeva tööstuse elektrisüsteemide pinge kvaliteet on sageli madal. Pinge väärtus kõigub, faasipinged on ebasümmeetrilised ja nihkes, pinges esinevad kõrgemad harmoonilised.

Pilt 5. Asünkroonmootori kasuteguri sõltuvus toitepinge moonutustegurist THDu (Graafik: OpenAI 2026 IEC 60034 alusel)

Ebasümmeetriline toitepinge (nt vigane trafo või lõtv kontakt, faasi kadu) ja kõrgemad harmoonilised toitepinges tekitavad ebaühtlase voolu mootori mähistes, mis suurendab mähiste kuumenemist. Kasutegur langeb ja tekib pöördemomendi kõikumine. Kõrgemad harmoonilised tekitavad mootorile lisakoormuse ja võimalik on mootoririke, kui faasipingete erinevus püsib.

Sagedusmuundur reguleerib väljundpinget, et säilitada mootori toitepinge kvaliteet. Ta tagab mootori faasipingete täpse sümmeetria, puhta siinusvoolu, koormusega sobiva pinge ja sageduse suhte ning seega minimaalsed energiakaod ja talitlustemperatuuri. Samuti ta tuvastab faasipingete häired, reguleerib välja või peatab töö ohutult enne, kui mootor kahjustub.

Sagedusmuundur aitab ületada toitekatkestusi ja säästa energiat pidurdusel

Sagedusmuunduriga saab taaskasutada töömasina kineetilist energiat. See on oluline võimalus energiasäästuks tõste- ja transpordimasinatel, nagu liftidel, kraanadel, elektrirongidel jm.  Selleks tuleks sagedusmuundurile lisada regeneratiivne energiatagastusmoodul. Kui energia tagastamine elektrivõrku pole lubatud, saab kasutada näiteks ülikondensaator-energiasalvestit, mida laetakse aeglustamisel ja tühjendatakse kiirendamisel sagedusmuunduri alalisvooluühenduste kaudu.

Pilt 7. Kraana energiatagastussüsteemi diagramm

Kui töömasinal, nt tootmisliinil on mitu muutuva koormusega sagedusjuhtimisega ajamit, saab sagedusmuundurid omavahel ühendada alalisvoolu klemmide kaudu, mis võimaldab pidurdatava mehhanismi energiat kasutada teise ajami kiirendamiseks. See vähendab veelgi energiakulu ja toitevõrgu voolu tippväärtusi. Lisaks saab kasutada mitmele sagedusmuundurile.

Pilt 8. Alalisvoolu lattidel kokku ühendatud Lenze sagedusmuundurid vahetavad energiat mootorite kiirendusel ja pidurdusel

Täpne juhtimine, protsessi optimeerimine ja automatiseerimine

Erinevalt otse võrku ühendatud elektrimootoritest, mis töötavad täiskiirusel, võimaldab sagedusmuundur kiirust reguleerida, parandades tõhusust ja tootlikkust sellistes rakendustes nagu konveierid, pumbad ja HVAC-süsteemid. Täiuslikumad sagedusmuundurid võimaldavad mootori kiiruse või pöördemomendi reguleerimist kiirusanduriga või ka ilma mõnevõrra suurema hälbega. Servoajami võimekusega sagedusmuundurid võimaldavad mootorivõlli või töömasina asendit reguleerida ehk positsioneerida. See eeldab mootorile asendianduri ehk kodeerija (enkooderi) lisamist või spetsiaalset servomootorit.

Võimekamatel sagedusmuunduritel on sageli manustatud tarkvaraline programmeeritav kontroller (soft PLC), mis võimaldab täita automaatikaülesandeid füüsilise kontrollerita. Selline juhtseadme lahendus sobib suhteliselt piiratud sisendite ja väljunditega masinale.

Sagedusmuundur võimaldab mootori pöörlemiskiiruse suurendamist üle nimikiiruse. Seejuures tuleb arvestada, et nimikiiruse ületamisel mootori pöördemoment väheneb pöördvõrdeliselt suhtelise sagedusega ja staatorivoolu langemisel sageduse ruuduga (nt, 100 Hz juures on alles u ¼ toitesagedusele 50 Hz vastavast nimi-pöördemomendist), sest sagedusmuundur ei saa pinget tõsta üle oma toitepinge väärtuse.

Sagedusmuunduriga saab mootori võimsust suurendada

Selleks tuleks kasutada 230 / 400 V 50 Hz mootorit 400 V sagedusmuunduriga, nii et staatorimähised ühendatakse kolmnurka vastavalt 230 V pingele. Sagedusmuunduris tuleb seadistada mootori nimipingeks 400 V ja nimisageduseks 86,6 Hz. Sel juhul 50 Hz juures rootor pöörleb 230 V pingel nimikiirusel, nt u 1400 P/min. Sageduse suurendamisel 86,6 Hz-le väljundpinge tõuseb 400 voldini ja võlli pöörlemiskiirus on u 2400-2500 p/min, kusjuures pöördemoment püsib ja võimsus kasvab kuni sageduseni 86,7 Hz. See võimaldab hakkama saada üks aste väiksema gabariidi mootoriga, mis on vastavalt odavam. Siiski peab arvestama, et mootorimähiste isolatsioon peab sel juhul taluma kõrgema väärtusega pingeimpulsse ja olema selleks ette nähtud. Arvestades viimasel ajal üha tõusvat vasehinda muutub see võimalus üha olulisemaks.

Pilt 9. 50 Hz asünkroonmootori väljundvõimsus ja pöördemoment: pöördemoment püsib ja võimsus kasvab kuni nimisageduseni, sageduse edasisel suurendamisel magnetväli nõrgeneb ja moment on pöördvõrdeline sagedusega, kuni staatorivool ja väljundvõimsus hakkavad langema ja pöördemoment väheneb pöördvõrdeliselt sageduse ruuduga.

Veelgi suurema erivõimsuse saamiseks tuleks kasutada nn kõrgsagedusmootoreid, mis on projekteeritud töötama nt 120 Hz, 400 Hz vm nimisagedusel. Tuleb arvestada, et alates 600 Hz sagedusmuundurid on kahetise kasutusega ja ostmisel tuleb täita vastav deklaratsioon, et tegu pole sõjalise rakendusega. Ka vedelikjahutusega elektrimootorid on väiksemad, kuid vaja on jahutussüsteemi.

Sujuv seiskamine ja turvalisem töö

Sagedusmuundur väldib masina äkilisi peatusi, mis võivad põhjustada kahjustusi või toote maha kukkumist või valgumist konveierilt, segistist või materjalikäitlussüsteemist. Toite katkemisel saab sagedusmuundur kasutada töömasina liikumisenergiat, viies elektrimasina toitesageduse sujuva vähendamisega generaatoritalitlusse. Sedasi võib lühemaid toitekatkestusi märkamatult ületada ja masina ohutumalt peatada ka toitepinge kadumisel.

Lisaks on kaasaegsetel sagedusmuunduritel reeglina olemas (STO jmt) sertifitseeritud ohutusega turvasisendid veo ohutuks katkestamiseks. Sagedusmuunduri turvasisendid lihtsustavad masina turvasüsteemi ja muudavad selle odavamaks.

Pilt 10. Sisseehitatud veo ohutu katkestamise sisend STO võimaldab lihtsustada masina turvasüsteemi – kontaktoreid pole vaja lisada.

Sisseehitatud kaitse- ja järelevalvefunktsioonid

Sagedusmuundur sisaldab seadistatavat ülekoormus-, lühise-, faasikao- ja ülepingekaitset, vähendades seadmete rikke ohtu ja pikendades eluiga.

Mootori ülemäärast kuumenemist põhjustab ülekoormus, halb ventilatsioon, jahutusõhu kõrge temperatuur.  Kuumenemine vähendab staatorimähise isolatsiooni eluiga – 10 kraadi kõrgem temperatuur lühendab tööiga u 2 korda. Mootori isolatsioonitakistus väheneb, laagrid kuluvad enneaegselt ning on võimalik isegi tuleoht.

Kiiruse reguleerimine vastavalt koormusele

Sagedusmuundur reguleerib mootori kiirust vastavalt mehaanilisele koormusele, vähendades kadusid, soojuse teket ja võimsust ning jälgib mootorisse või töömasinasse sisseehitatud temperatuuriandureid ja käivitab ülekuumenemise tuvastamisel häire või väljalülituse.

Ülekoormuskaitse I2t või temperatuurianduritega

I2t ülekoormuskaitse põhineb sellele, et voolu soojustoime vastab ∫I2R dt väärtusele. Kui mootori vool on suurem kui nimivool, integreeritakse hetkevoolu ruudu ja nimivoolu ruudu vahet ning võrreldakse seda ∫I2 dt väärtusega. Kui integraal ületab ∫I2 dt lubatud väärtuse, siis kaitse rakendub sarnaselt sulav- või termokaitsega.

 

Pilt 11. Mootori, kaitsme ja IGBT transistori ülekoormuskõverate näide.

Näiteks, kui mootori nimivool on 300 A ja I2t-kaitse on seatud 100 sekundiks väärtusele 420 A, siis ∫I2 dt on (4202 – 3002) * 100 = 8640 kA2s. Seega, kui eeltoodud integraali väärtus on võrdne või suurem kui 8640 kA2s, siis ajami I2tkaitse rakendub.

Kuna ülekoormusel halveneb enamasti ka jahutus, siis I2t kaitse ei ole kuigi täpne. Eriti võimsamatel mootoritel tuleks mootorimähistes kasutada  temperatuuriandureid (Pt 100, Pt 1000, Ni 1000, NTC, PTC, KTY…) või bimetallkontakte, mida saab samuti sagedusmuunduriga jälgida ning ülekuumenemisel anda hoiatus- või veateate ning mootori õigeaegselt peatada. Temperatuuriandurid aitavad tuvastada ka mootori mustumise ja ebapiisava jahutuse. Sagedusmuundurid mõõdavad ka enda jahutusradiaatori temperatuuri, mis on oluline nii liigtemperatuuri kui alajahtumise tuvastamiseks.

Pilt 12. Mootorimähise temperatuurianduri näide

Lühis- ja mootori kinnikiilumiskaitse

Väljundi lühiskaitse või mootori kinnikiilumiskaitse on olemas kõigis sagedusmuundurites. Siiski, tahtlikult ei või lühist tekitada. Mootorikaabli faasi katkemise kontroll on tavaliselt olemas, kuid võib mõnedel lihtsamatel sagedusmuunduritel ka puududa. Sel juhul peab toimima liigvoolu- või ülekoormuskaitse. Mootori maaühenduse kaitse on enamasti olemas.

Lühis (faaside vaheline või maalühis) võib tekkida kahjustatud isolatsiooni, niiskumise või juhtme isolatsioonirikke tõttu. Väga tugev lühisvool võib hetkega läbi põletada mähised või rakendada ahela kaitsme. Lühis võib põhjustada mootoririkke, kaarleegi või tulekahjuohu. Sagedusmuunduri sisseehitatud lühisekaitse lülitab seadme enne kahju tekkimist välja. Sagedusmuundur suudab tuvastada rikke liigi ja võimaliku põhjuse, kuvada selle veakoodina ekraanile ning salvestada vealogisse.

Liigvoolukaitse

Liigvool tekib järsul koormuse tõusul, mehaanilisel kinni kiilumisel (nt konveieri või pumba ummistus). Tulemuseks on mähiste ülekuumenemine, mis põhjustab mootori isolatsiooni rikke ja seiskumise. Kaitselüliti või kaitse rakendumine põhjustab tootmisseisaku. Sagedusmuundur jälgib ja piirab mootori voolu, vähendades ülekuumenemise ohtu. Ta tuvastab kinni-kiilunud rootori ja peatab mootori enne tõsise kahjustuse tekkimist. Sagedusmuundur suurendab mootorivoolu sujuvalt, vältides kuumenemist põhjustavaid tugevaid voolutõukeid. Sagedusmuundur peatab mootori enne selle riket ning annab teada veast üle juhtvõrgu või leedlambiga.

Toitekatkestuse kaitse

Toitefaasi katkestuse kontroll on 3-faasilistel sagedusmuunduritel enamasti olemas. Kui see aga puudub, siis faasi katkemisel koormatud sagedusmuunduri alalispinge vahelüli pinge langeb u 33% võrra, lakkab töötamast ja mootor seiskub. Koormuseta jõudeolukorras võib sagedusmuundur tööle jääda, kuid seiskub mootori käivitamisel.

Üle- ja alapingekaitse

Ülepingekaitseks sagedusmuundur mõõdab vahelüli pinget ja piirväärtuse ületamisel sulgeb vaheldi transistorid, mis väldib nende läbilööki kuni umbes kahekordse nimipingeni. Alalispinge vahelüli kondensaatorite nimipinget siiski ületada ei tohi.

Üle- ja alapinged tekivad elektrivõrgu pinge- ja voolukõikumisel, generaatori ebastabiilsusel või järsul koormuse muutusel. Kõrgepingeimpulss võib põhjustada isolatsiooni üle- või läbilöögi. Alapinge põhjustab suurenenud voolutarbimist, ülekuumenemist ja pöördemomendi langust, mille tagajärjel mootor  võib seiskuda. Sagedusmuundur reguleerib mootori pingetaset ja kompenseerib kõikumisi, et tagada mootori stabiilne töö. Lisaks toimub äärmuslikel juhtudel automaatne väljalülitamine, et vältida mootori läbipõlemist.

Ennustav hooldus

Lisaks on kaasaegsetel sagedusmuunduritel ennustava hoolduse süsteem, mis annab sagedusmuunduri, mootori või töömasina hooldusvajadusest teada enne rikke tekkimist. See võimaldab hooldust planeerida ning vähendab ootamatute seisakute riski. Sellest võidavad eriti ettevõtted, kus süsteemid töötavad ööpäevaringselt (pumbajaamad, kütte-, ventilatsiooni- ja kliimaseadmed jm).

Sagedusmuundurid toetavad sideprotokolle (Modbus, Profibus, Ethernet, BACnet, CanOpen, Ethercat jne), võimaldades kaugseiret, diagnostikat ja automatiseerimist. Kaasaegsed sagedusmuundurid on automaatikavõrgu kaudu täielikult konfigureeritavad, juhitavad ja jälgitavad.

Seadmete pikendatud eluiga ja madalamad hoolduskulud

Mootorite, pumpade ja mehaaniliste komponentide väiksem kulumine sagedusjuhtimisel vähendab rikkeid ja hoolduskulusid. Paremad sagedusmuundurid suudavad tuvastada nt pumpade kavitatsiooni ja seda vältida. Õigesti valitud ja seadistatud sagedusmuundur kaitseb mootorit paremini kui mistahes väline kaitseseade.

Sagedusmuundur aitab vältida hüdrolööki

Otselülituse kontaktor seiskab pumba järsult, põhjustades survelöögi tagasivoolus, mille tagajärjeks võivad olla torustiku kahjustused, ventiilide rikked ja rõhutõusud. Kuidas sagedusmuunduri sujuva seiskamise funktsioon aeglustab pumpa järk-järgult, vältides survelööki. Sagedusmuunduriga on võimalik üle hüpata ajami omavõnkesagedustest, vältides ebameeldivaid või ohtlikke resonantse.

Järsu voolukatkestuse ja taaskäivitumise probleemide vältimine

Võrgurikked või ootamatud väljalülitused tekivad elektrisüsteemi sünkronismi kadumisel kriitilistes siirdeprotsessides. Võimalik on tootmisseadmete või materjali mehaanilised kahjustused äkilise peatumise tõttu. Pinge taastumisel tekib suur käivitusvool ja masinad võivad ootamatult käivituda. Enamus sagedusmuundurid toetavad automaatset taaskäivitumist pärast toite taastumist seadmetel, kus see on nõutav. Sagedusmuundurid toetavad enamasti ka pöörleva mootori kiiruse otsimist ehk hetkelise toitehäiringu korral ei pea ootama masina seiskumist, et seda taaskäivitada.

Elektriline pidurdus säästab pidureid ja energiat

Elektriline pidurdus vähendab mehaaniliste pidurite kasutamise vajadust ja vähendab nende kulumist. Muutuva kiirusega ja suure inertsiga ajamitel tuleb kasutada pidurdustransistoriga sagedusmuundureid. Pidurdustransistor lülitab sisse pidurdustakisti vahelüli pinge etteandeväärtuse ületamisel ja välja, kui pinge on taas kindlalt lubatud vahemikus.

Kui pidurdustransistori pole ja sagedusmuundur mootori aeglustamisel ülepinge tõttu välja lülitub, võib lisada eraldiseisva pidurdusmooduli. Abi võib olla ka aeglustuse kestuse vähendamisest. Paljudel sagedusmuunduritel on mootori alalisvoolupidurduse võimalus. Selle puuduseks on rootori tugev kuumenemine. On ka kaopiduri funktsioon, mis tekitab suurendatud kaovõimsuse mootor staatoris näiteks kõrgemate harmooniliste abil. See on parem, kuna staatorit on lihtsam jahutada kui rootorit. Vastulülituspidurdust sagedusmuunduriga reeglina aga ei kasutata.

Generaatorpidurdus

Pidevalt töötavate olulise energiasalvestusega, näiteks tõste- ja transpordimasinate ning tsentrifuugide ajamites tasub kasutada generaatorpidurdust energia toitevõrku tagastamisega. Kui elektrivõrgus on piisavalt koormust, tuleb katta vaid ajami energiakaod, sest salvestunud energia tagastatakse. Selleks tuleb kasutada spetsiaalset regeneratiivse pidurduse moodulit või transistoralaldiga nn AFE (active front end) sagedusmuundurit. Sedasi võib energiakulu paljudel juhtudel u 30% vähendada.

Pilt 13. regeneratiivse pidurduse moodul REG2000

Energiasäästlikud mootorid vajavad sagedusmuundurit

Teine võimalus energiasäästuks on kõrgema energiaklassiga IE4 – IE6 mootorite kasutamine. Need on enamasti sünkroon- või reluktantsmootorid, mis ei saa võrgutoitel töötada ja vajavad kindlasti alati sagedusmuundurit. Seetõttu on väga otstarbekas kasutada integreeritud sagedusmuunduriga mootoreid e nutiajameid. Igale järgmisele energiatõhususe klassile vastab u 20% väiksem mootori võimsuskadu, võrreldes eelmise klassiga. Ka sagedusmuundurite energiatõhusus on normeeritud klassidega, millega tuleb samuti arvestada.

Pilt 6. Lenze energiasäästlik IE6 nutiajam

Võimsustel kuni u 15 kW on sagedusmuundurid sageli mootoriga kokku ehitatud. Neid nimetatakse ka nutimootoriteks (smart motor) ja detsentraliseeritud komplekt-elektriajamiteks. Sellised komplektajamid võimaldavad masinaehitajal säästa koostetöödelt ning mõnel juhul täielikult loobuda elektrikilbist. Ühtlasi võib mootor olla integreeritud reduktoriga, mis jällegi võimaldab säästa siduri ning ühe reduktoriastme võlli ja laagrid, kuna esimese astme hammasratas paikneb juba mootori võllil. Seetõttu on komplektajamid väga konkurentsivõimelised.

Kokkuvõte

Sagedusmuundur võimaldab säästa energiat, kui mootor töötab muutlikul koormusel või on alakoormatud. Väheneb käivitusvool ja tõuge ning võimsustegur tõuseb. Sagedusmuunduriga on võimalik ära hoida enamus levinud tõrkeid ajamisüsteemides, pakkudes mootori täiustatud talitluse jälgimist ja rikete tuvastamist; sujuva käivitamise ja seiskamise funktsioone; täpset pinge, voolu ja sageduse juhtimist, temperatuuride jälgimist ning kaitset mehaaniliste ja elektriliste rikete eest. Lisaks paraneb mootorivoolu kvaliteet ja tõuseb kasutegur; saab tuvastada koormusmasina rikkeid, ennustada hooldusvajadust jpm.

Generaatorpidurduse kasutamine võimaldab ületada lühiajalisi toitekatkestusi ja energiasäästu masina pidurdamisel. Mitmemootorilistes ajamisüsteemides saab energiat säästa sagedusmuundurite alalisvooluühendusega. Masinaehitajatele on väga oluline mootori nimivõimsuse suurendamise võimalus toitesageduse ja -pinge suurendamisega üle nimiväärtuse. Kaasaegsed ohutustehnika nõuded on sagedusmuunduriga lihtsamini rakendatavad. Ühtlasi saab sagedusmuunduri tarkvaralise kontrolleriga teostada keerukaid juhtalgoritme, teostada kaugjuhtimist, -diagnostikat ja -järelevalvet erinevate sideprotokollidega jpm. Sagedusmuundurist pole pääsu kõrge energiatõhususe klassiga sünkroonmootorite juhtimisel, sest neid ei saagi otse elektrivõrgust toita.

Sagedusmuundur on abiks paljudes olukordades, kuid selle paigaldus ja seadistus on keerulisem, kui võrgutoitega ajamil. Samuti paigaldaja peab olema kompetentne kvalifitseeritud elektrik, kes oskab arvesse võtta muu hulgas ka paigalduskeskkonna nõudeid. Puudustena võib märkida elektromagnetilisi häiringuid ja lekkevoolu, kui mootoriühendusi ei teostata tootja juhiseid järgides. Seetõttu on väga soovitav kasutada komplektajameid, kus need ühendused on tootja poolt tehtud.

Et teada saada, kas ja millised sagedusmuundurid sobivad teie elektrimootori juhtimiseks, samuti tehnilise toe saamiseks võtke ühendust Energiatehnika OÜ-ga, kus töötavad ajamite alal väga kogenud ja kvalifitseeritud insenerid.

 

pakub sagedusmuundureid tootjatelt nagu Lenze ja Delta Electronics  keda esindame ka Eestis.

 

 

Autorid: ins. Sixten Sepp ja v.ins Jüri Joller – Energiatehnika OÜ. Piltide ja teksti koostamisel on kasutatud tehisaru.

 

Share this post