Wat is een omvormer?

Een frequentieregelaar, ook wel AV-regelaar of variabele-frequentie-aandrijving (VFD) genoemd, is een type motorregelaar die wordt gebruikt om het toerental en het koppel van een elektromotor te regelen. Deze wordt doorgaans tussen de voedingsbron en de motor geplaatst. [1]

Een omvormer bestaat uit verschillende belangrijke componenten die samenwerken. Deze componenten omvatten vermogenshalfgeleiders, een besturingseenheid, een gelijkrichter, een DC-bus en een uitgangsomvormer.

De vermogenshalfgeleiders spelen een cruciale rol bij het omzetten van inkomende wisselstroom naar gelijkstroom, die vervolgens wordt opgeslagen in de DC-bus. De besturingseenheid regelt de werking van de omvormer en bewaakt verschillende parameters, zoals snelheid, stroom en spanning. Ook past deze de uitgangsfrequentie en -spanning aan om de gewenste motorsnelheid en het gewenste koppel te bereiken.

De gelijkrichter is verantwoordelijk voor het omzetten van de binnenkomende wisselstroom in gelijkstroom, die vervolgens wordt opgeslagen in de DC-bus. Deze opgeslagen energie wordt gebruikt om de uitgangsomvormer van stroom te voorzien, die de gelijkstroom weer omzet in wisselstroom met de gewenste frequentie en spanning om het motortoerental te regelen.

Naast deze hoofdcomponenten kan een omvormer ook extra functies bevatten, zoals remweerstanden, filters en communicatie-interfaces voor aansluiting op externe apparaten.

Frequentieregelaars worden in tal van toepassingen in verschillende sectoren gebruikt. Door een frequentieregelaar te gebruiken om het toerental en de versnelling van een motor aan te passen, wordt het toepassingsgebied ervan vergroot in vergelijking met een motor die op een constant toerental draait. [2] Ze komen veel voor in de productiesector, waar ze worden gebruikt in transportbanden, pompen, ventilatoren en compressoren om het toerental en het koppel van elektromotoren te regelen. In de auto-industrie worden omvormers gebruikt in assemblagelijnen en robotsystemen om het toerental en de positie van de motor nauwkeurig te regelen. Ze worden ook gebruikt in HVAC-systemen om het toerental van luchtbehandelingsunits en koelmachines te regelen, waardoor de energie-efficiëntie wordt verbeterd en de bedrijfskosten worden verlaagd.

In de sector van de hernieuwbare energie spelen omvormers een cruciale rol bij het omzetten van gelijkstroom (DC) uit zonnepanelen of windturbines in wisselstroom (AC) voor gebruik in woningen en bedrijven. Ze worden ook gebruikt in netgekoppelde en off-grid systemen om de stroomtoevoer te beheren en een stabiele stroomvoorziening te garanderen.

Daarnaast worden omvormers ingezet in de scheepvaart- en luchtvaartindustrie om de voortstuwingssystemen van schepen en vliegtuigen aan te sturen, evenals in tractietoepassingen zoals elektrische treinen en trams. In de commerciële en residentiële sectoren worden ze gebruikt in liften, roltrappen en garagedeuropeners om een soepele en betrouwbare bewegingsregeling te bieden.

Het belangrijkste verschil tussen een directe aandrijving en een frequentiegeregelde aandrijving zit hem in de manier waarop ze het toerental van een elektromotor regelen.

Een direct aangedreven systeem is een eenvoudige opstelling waarbij de motor rechtstreeks op de belasting is aangesloten zonder tussenliggende overbrenging. Dit betekent dat het toerental van de motor recht evenredig is met de snelheid van de belasting. In een direct aangedreven systeem draait de motor op een constant toerental en wordt de belasting aangepast aan dit toerental. Direct aangedreven systemen worden vaak gebruikt in toepassingen waar nauwkeurige toerentalregeling niet nodig is, zoals ventilatoren en pompen.

Wat betreft prestaties biedt een frequentieregelaar een aantal voordelen ten opzichte van een direct aangedreven systeem. Ten eerste zorgt het voor een betere energie-efficiëntie door het toerental van de motor aan te passen aan de belastingseisen, in plaats van op een constant toerental te draaien ongeacht de belasting. Dit kan leiden tot aanzienlijke energiebesparingen, vooral in toepassingen waarbij de belasting in de loop van de tijd varieert.

Bovendien maakt een frequentieregelaar een soepelere en nauwkeurigere snelheidsregeling mogelijk, waardoor deze geschikt is voor toepassingen die een hoge mate van nauwkeurigheid vereisen, zoals CNC-machines en transportsystemen. De mogelijkheid om de motorsnelheid geleidelijk te verhogen of te verlagen vermindert ook de slijtage van de motor en andere mechanische componenten, waardoor hun levensduur wordt verlengd.

Frequentieregelaars worden in diverse sectoren steeds populairder vanwege de vele voordelen die ze bieden. Deze voordelen zijn onder meer:

1. Energiebesparing – Frequentieregelaars kunnen helpen energie te besparen door het toerental van de motor aan te passen aan de belastingseisen, wat resulteert in een lager stroomverbruik
2. Verminderde mechanische belasting – Door het toerental en het koppel te regelen, kunnen frequentieregelaars de mechanische belasting op apparatuur helpen verminderen, wat resulteert in een langere levensduur en lagere onderhoudskosten
3. Verbeterde regeling – Frequentieregelaars bieden nauwkeurige regeling van de motorsnelheid en het koppel, wat zorgt voor een betere procesregeling en een verbeterde productkwaliteit
4. Zacht starten en stoppen – Frequentieregelaars maken het zacht starten en stoppen van de motor mogelijk, waardoor slijtage aan de apparatuur wordt verminderd en stroompieken tot een minimum worden beperkt
5. Flexibiliteit – Frequentieregelaars kunnen worden aangepast aan verschillende belastingsomstandigheden, wat flexibiliteit biedt in diverse toepassingen en processen
6. Ruimtebesparing – Frequentieregelaars zijn compact en nemen minder ruimte in beslag dan traditionele motorbesturingsapparatuur, waardoor ze geschikt zijn voor installaties met beperkte ruimte

1. Inverter Drive Systems. (z.j.). Wat is een omvormer? Geraadpleegd op 30 juli 2024, via: https://www.inverterdrivesystems.com/abb-products/abb-drives/what-is-an-inverter
2. OMRON Industrial Automation. (n.d.). Omvormers. Opgehaald op 30 juli 2024, van: https://www.ia.omron.com/support/guide/9/introduction.html#:~:text=Een%20omvormer%20regelt%20de%20frequentie,toepassingen%20voor%20de%20motor%20beperkt.