Omvormers en inverters – definities, eigenschappen en verschillen
Omvormers en inverters – definities, eigenschappen en verschillenDatum van publicatie: 05-12-2022 Datum bijwerken: 24-04-2024 🕒 6 min leestijd
De belangrijkste taak van de omvormer is het omzetten van de netstroom in een- of meerfasige wisselstroom met de juiste parameters. Dit proces berust op het omzetten van de netspanning in gelijkstroom en vervolgens in wisselspanning, aangepast aan specifieke eisen. Deze transformatie maakt het mogelijk om de spanning en frequentie te regelen. Dit is belangrijk omdat er in elk industrieel bedrijf machines staan die vaak zeer nauwkeurige taken uitvoeren. Om het proces volgens de ingestelde parameters te laten verlopen, moet de besturing van de motoren in realtime plaatsvinden. Omvormers zijn perfect voor deze rol, omdat het koppel kan worden gevarieerd en de draaisnelheid kan worden aangepast aan de op dat moment vereiste waarde, terwijl de stroomsterkte constant blijft.
Constructie en soorten omvormers
Omvormers worden ingedeeld volgens de volgende criteria:
- Soort voeding:
- Enkelfasig – voeding met een spanning van 230 V AC uit één fase, op de uitgang van de omvormer 3 fasen met een wisselspanning van 230 V;
- Driefasig – voeding met een spanning van 400 V AC met drie fasen, op de uitgang van de omvormer 3 fasen met een wisselspanning van 400 V.
- Toepassing:
- Voor enkelfasige motoren;
- Voor driefasige motoren.
- Besturingswijze:
- Scalaire besturing – dit is de eenvoudigste besturingsmethode voor omvormers. Hij berust op het constant handhaven van de juiste verhouding tussen spanning (U) en frequentie (f).
Dergelijke omvormers worden meestal gebruikt in toepassingen die geen bijzonder nauwkeurige regeling van de rotatiesnelheid en controle over de stroom of het elektromagnetische koppel vereisen. - Vectorbesturing – deze methode zorgt voor een hoge besturingsprecisie van motorrotatie door het koppel te veranderen. Vanwege de nauwkeurigheid van de besturing en de daaruit voortvloeiende hogere prijs, worden dergelijke apparaten meestal gebruikt voor de meer veeleisende toepassingen.
- Besturing met kwadratische karakteristiek – het effect van dit type regeling is dat bij toename van de uitgangsspanning de uitgangsfrequentie kwadratisch toeneemt. Het lijkt dus sterk op een scalaire regeling, maar bij die methode nemen de genoemde parameters proportioneel lineair toe en niet kwadratisch.
- Besturing met lineaire karakteristiek
- Scalaire besturing – dit is de eenvoudigste besturingsmethode voor omvormers. Hij berust op het constant handhaven van de juiste verhouding tussen spanning (U) en frequentie (f).
Toepassing omvormers
Omvormers zijn de meest gebruikte oplossing voor het regelen van de gebruiksparameters van apparaten, zowel voor een breed scala aan huishoudelijke apparaten als voor grote industriële toepassingen. Hoewel we ons vaak niet bewust zijn van hun aanwezigheid (ze werken vaak op de achtergrond, ingebouwd in een externe behuizing of verborgen in schakelkasten), zijn ze verantwoordelijk voor de correcte werking van machines, waaronder veel voorkomende machines als wasmachines en ventilatoren.
Omvormers spelen een bijzonder belangrijke rol in grote productie- en industriële installaties, waar zij verantwoordelijk zijn voor de besturing van complexe machines, zoals in de mijnbouw en de energiesector, maar ook in glas- of staalfabrieken. Voorbeelden van apparaten die gebruik maken van omvormers zijn turbines, compressoren, turbofans en pompen. Dit komt omdat ze allemaal rotoren hebben waarvan de rotatiesnelheid verantwoordelijk is voor hun rendement. Een zeer karakteristiek element dat vaak wordt geassocieerd met de mijnbouw, zijn transportbanden. Met de toename van de rotatiesnelheid van de aandrijfmotor neemt de toevoersnelheid van de grondstof toe. In het geval van een kolenmijn die het gewonnen materiaal rechtstreeks naar een elektriciteitscentrale vervoert, hangt het rendement van de brandstofoverdracht nauw samen met de directe behoefte aan elektriciteitsproductie. De handigste vorm van besturing voor een dergelijke transportband is daarom het gebruik van een geschikte omvormer.
Technologisch geavanceerde fabrieken maken en onderhouden doorlopend onderdelen die nodig zijn voor het functioneren van het bedrijf. Daarom treffen we er tafelboren, werktuigmachines en draaibanken aan. Zonder het gebruik van omvormers waarmee de rotatiesnelheid aangepast kan worden aan de op een zeker moment uitgevoerde handeling, zou hun werking onnauwkeurig zijn en dat maakt de gefabriceerde onderdelen ongeschikt voor complexe industriële toepassingen.
Wat is een inverter en wat is zijn functie?
Inverters behoren tot een groep omvormers die de laatste tijd bijzonder populair zijn geworden en dienen om de door fotovoltaïsche installaties geproduceerde elektriciteit om te zetten en de spanningswaarde aan te passen. De enorme vraag naar dit soort installaties heeft geleid tot dynamische ontwikkeling van deze tak van stroomomvormers en uitbreiding van de productcatalogus. Naast het omzetten van gelijkstroom in wisselstroom, maken hoogontwikkelde invertersystemen permanente bewaking van de installatie- en productiestatus mogelijk, evenals ondersteuning bij het beschermen van de gehele elektrische installatie tegen uitval. Inverters controleren de spanning en frequentie van de stroom en wanneer de maximale waarde van de spanning van een van de fasen (253 V) wordt overschreden, koppelen ze de installatie los van het lichtnet.
Net als de eerder besproken apparaten worden inverters onderverdeeld in enkelfasige en driefasige. Daarnaast komen we on-gridoplossingen tegen die direct samenwerken met het elektriciteitsnet en off-gridoplossingen die daar volledig onafhankelijk van functioneren (bv. voor energieopslag). Omvormers kunnen bovendien worden uitgerust met transformatoren.
Principes van het kiezen van een omvormer
Gezien het brede scala aan toepassingen voor omvormers is het kiezen van het juiste apparaat niet eenvoudig. We verwachten namelijk foutloze besturing van het aandrijfsysteem, met de vereiste nauwkeurigheid en tegen een prijs die economisch verantwoord is voor de specifieke toepassing. De belangrijkste functies en mogelijkheden van de omvormer moeten zijn opgenomen in de handleiding van de fabrikant die helpt bij het kiezen van de beste oplossing.
In het geval van omvormers bedoeld voor PV-installaties hangt de keuze van het apparaat nauw samen met het geïnstalleerde vermogen en het vereiste rendement van het systeem. Om het rendement van elektriciteitsproductie zo hoog mogelijk te houden, wordt aanbevolen om de omvormer tot 20% boven het geïnstalleerde vermogen te overdimensioneren. Deze procedure dient ter compensatie van verliezen als gevolg van oververhitting van de installatie. Bovendien moet de omvormer voldoen aan strenge veiligheidseisen, vooral bij toepassingen op het dak van bv. woonhuizen of openbare gebouwen.
Omvormers genereren warmte tijdens hun werking, dus mogen ze niet worden blootgesteld aan hoge temperaturen. Dit beschermt het apparaat tegen oververhitting.
Basisparameters van omvormers
- Voedingsspanning [V] ;
- Nominaal en maximaal vermogen van de motor [W];
- Nominale en maximale snelheid van de motor [toeren/min];
- Uitgangsfrequentie [Hz];
- Maximale ingangsstroom [A];
Naarmate de verwachtingen met betrekking tot de nauwkeurigheid van de werking van de omvormer toenemen, neemt het aantal parameters waarop de gebruiker moet letten toe. Dit zijn onder andere instelbereiken en bedrijfsparameters, zoals de manier van starten en stoppen van de machine of bijvoorbeeld de automatische herstartfunctie na het stoppen van het apparaat. In het artikel gaan we alleen in op de parameters die de moeite waard zijn om op te letten, maar de uiteindelijke keuze moet altijd gebaseerd zijn op de specifieke behoeften van de toepassing.
Samenvatting – omvormers
Alles wijst erop dat het gebruik van omvormers noodzakelijk is voor het functioneren van zowel huishoudelijke apparaten als grote industriële installaties. Fotovoltaïsche installaties die erg populair zijn en veel besparingen opleveren, zowel voor onze portemonnee als voor het milieu, zouden zonder omvormers niet werken. Dankzij de technologische ontwikkelingen bieden deze apparaten een steeds hoger rendement en bescherming voor gebruikers.
Ben je geïnteresseerd in elektronica? Bezoek dan Tech Master Event
Als jij je eerste stappen zet in de wereld van elektronica en je je eerste schakelingen maakt, dan is Tech Master Event de website die je nodig hebt. Op het platform kun je je eigen projecten posten en inspiratie opdoen via het werk van andere gebruikers.
Tech Master Event is ook de plaats waar je veel wedstrijden vindt voor jonge elektronica van over de hele wereld.
Transfer Multisort Elektronik (TME) is een van ’s werelds grootste distributeurs van elektronische componenten, elektrotechnische onderdelen, werkplaatsuitrusting en industriële automatisering. De catalogus bevat meer dan 1.300.000 producten van 1.300 toonaangevende fabrikanten. De moderne logistieke centra van TME in Łódź en Rzgów (Polen), met een totale oppervlakte van meer dan 40.000 m², verzenden dagelijks bijna 6.000 pakketten naar klanten in meer dan 150 landen.
TME investeert ook in de ontwikkeling van kennis en vaardigheden van jonge ingenieurs en elektronicahobbyisten via het TME Education-project, en ondersteunt de technologische gemeenschap door het organiseren van de TechMasterEvent -serie, die innovatie en kennisuitwisseling bevordert.
