Kan een frequentieregelaar eenfasestroom omzetten naar driefasestroom? Een praktische gids voor industriële motoren

Veel industriële motoren zijn driefasig, maar niet elke locatie beschikt over driefasige netstroom. Kleine werkplaatsen, boerderijen, afgelegen pompstations, reparatiewerkplaatsen en lichte industriële installaties beschikken mogelijk alleen over eenfasige stroom. Wanneer een koper in deze situatie een driefasige motor wil gebruiken, rijst vaak de vraag: kan een VFD eenfasige stroom omzetten naar driefasige stroom?

A VFD kan een eenfasige wisselstroomingang verwerken, deze intern omzetten naar gelijkstroom en vervolgens een geregelde driefasige uitgang voor een motor genereren. Dit kan een effectieve oplossing zijn wanneer de koper één driefasige motor wil aandrijven en tevens snelheidsregeling wenst. Een VFD is echter niet hetzelfde als een algemene driefasige voedingsbron. Het mag niet worden behandeld als een normale netvoeding voor welk type driefasige apparatuur dan ook.

In deze gids wordt uitgelegd wat een eenfasige naar driefasige VFD wel en niet kan, hoe deze zich verhoudt tot een faseconvertor, en welke informatie kopers moeten verzamelen voordat ze een offerte aanvragen bij ZHENGXI Electric.

Wat houdt ‘van eenfasig naar driefasig’ in?

Eenfasestroom maakt gebruik van één wisselstroomfase en wordt veel gebruikt in woningen, kleine gebouwen, boerderijen en sommige werkplaatsen. Driefasestroom maakt gebruik van drie wisselstroomfasen en wordt veel gebruikt in industriële installaties, omdat deze stroomvorm geschikt is voor motoren met een hoger vermogen en zorgt voor een soepelere werking van de motor.

Veel machines maken gebruik van draaistroommotoren omdat deze betrouwbaar zijn en overal verkrijgbaar zijn. Voorbeelden hiervan zijn pompen, ventilatoren, compressoren, transportbanden, mengers, werktuigmachines en productieapparatuur. Als een locatie alleen over een eenfasige stroomvoorziening beschikt, moet de koper een manier vinden om de draaistroommotor te laten draaien.

Mogelijke oplossingen zijn onder meer:

• Een frequentieregelaar die is ontworpen voor een enkelfasige ingang en een driefasige motoruitgang.
• Een statische faseomzetter.
• Een roterende faseconvertor.
• Een op een transformator gebaseerde of op maat gemaakte stroomvoorzieningsoplossing.
• Waar mogelijk de stroomvoorziening van de locatie verbeteren.

De juiste keuze hangt af van het type belasting, de motorgrootte, de behoefte aan snelheidsregeling, het aantal machines, de netspanning en het budget.

Hoe een VFD vermogen omzet voor de besturing van motoren

In een VFD wordt de binnenkomende wisselstroom eerst omgezet in gelijkstroom. De gelijkstroombus slaat deze energie op en stabiliseert deze. Vervolgens maakt het omvormergedeelte gebruik van vermogenselektronische schakelingen om een geregelde driefasige uitgang voor de motor te genereren.

Omdat de VFD een uitgangssignaal met variabele frequentie genereert, kan hij het toerental en de versnelling van de motor regelen. Hierdoor onderscheidt hij zich van veel faseomvormers, die voornamelijk worden gebruikt om een driefasige voeding met een vaste frequentie te genereren.

Bij een eenfasige voeding wordt het ingangsgedeelte van de VFD zwaarder belast dan bij een driefasige voeding. Daarom is de keuze van de regelaar van cruciaal belang. Sommige VFD's zijn speciaal ontworpen voor eenfasige voeding. Sommige VFD's voor driefasige voeding mogen alleen bij eenfasige voeding worden gebruikt als het vermogen wordt verlaagd. Andere modellen mogen niet op deze manier worden gebruikt.

Ga er nooit zomaar vanuit dat een frequentieregelaar geschikt is voor eenfasige voeding. Controleer dit altijd bij de leverancier of in de handleiding van de regelaar.

Wat een VFD kan doen

Een correct gekozen eenfasige naar driefasige frequentieregelaar kan:

• Laat een geschikte driefasige wisselstroommotor draaien op een eenfasige voeding.
• Zorg voor een regelbare snelheidsregeling.
• Verminder de schok bij het wegrijden door gecontroleerd te accelereren.
• Schakel besturing in vooruit en achteruit in wanneer dit door de applicatie wordt ondersteund.
• Zorg voor beveiligingsfuncties in overeenstemming met het ontwerp van de aandrijving.
• Geschikt voor toepassingen met pompen, ventilatoren, transportbanden, mengers en werktuigmachines waarbij de motorbelasting geschikt is.

Voor veel kleine machines en pompsystemen is dit handig, omdat de koper hiermee zowel faseconversie als motortoerentalregeling in één oplossing krijgt.

Wat een VFD niet kan

Een VFD mag normaal gesproken niet worden gebruikt als algemene driefasige netvoeding. De uitgang is ontworpen voor motorwikkelingen, niet voor gemengde elektrische belastingen.

Bij de meeste standaardtoepassingen mag een VFD niet worden gebruikt voor de aandrijving van:

• Meerdere machines tegelijk zonder technisch ontwerp.
• Transformers.
• Verwarmingsapparaten.
• Lassers.
• Stuur de stroomcircuits niet aan die niet zijn ontworpen voor de uitgang van een VFD.
• PLC-panelen of gemengde driefasige elektrische apparatuur.
• Motoren die door schakelaars worden in- en uitgeschakeld terwijl de frequentieregelaar in bedrijf is.

Dit punt is belangrijk voor de veiligheid en betrouwbaarheid. De uitgangsgolfvorm van een frequentieregelaar is niet hetzelfde als die van het normale netstroom. Het is een uitgangssignaal voor de besturing van de motor. Als de koper meerdere machines van stroom moet voorzien, is een roterende faseconvertor of een andere stroomoplossing wellicht geschikter.

VFD versus faseconvertor

Factor	Eenfasige naar driefasige frequentieregelaar	Faseomzetter
Hoofddoel	Een driefasige motor aansturen en regelen	Zorg voor een driefasige stroomvoorziening voor de apparatuur
Snelheidsregeling	Ja	Meestal niet
Geschikt voor	Eén motor die een variabel toerental vereist	Meerdere machines met vaste snelheid, afhankelijk van het type omvormer
Uitvoertype	Geregelde motoruitgang	Dichter bij een driefasige voeding met vaste frequentie
Complexiteit van de installatie	Vereist een correcte bedrading en instelling van de motor	Hangt af van het type omvormer en de belasting
Geschikte ladingen	Motoren die zijn geselecteerd voor gebruik met een frequentieregelaar	Motoren en bepaalde apparatuur, afhankelijk van het ontwerp van de omvormer
Algemeen risico	Het gebruiken als algemene stroombron	Slechte belastingsafstemming of spanningsonbalans

Als de machine één motor heeft en het regelen van het toerental wenselijk is, is een frequentieregelaar vaak een goede keuze. Als er op de locatie meerdere driefasige machines zonder toerentalregeling moeten worden aangedreven, is een faseconvertor wellicht een betere optie.

Wanneer een eenfasige naar driefasige frequentieregelaar nuttig is

Dit type VFD wordt doorgaans overwogen voor:

• Pompen op boerderijen of op afgelegen locaties.
• Kleine werktuigmachines.
• Ventilatoren.
• Lichte transportbanden.
• Mixers waarvoor een instelbare snelheid vereist is.
• Houtbewerkingsmachines.
• Kleine industriële productieapparatuur.
• OEM-apparatuur die is ontworpen voor markten waar niet altijd een driefasige stroomvoorziening beschikbaar is.

Dit is vooral handig wanneer de machine niet alleen driefasige stroom nodig heeft, maar ook baat heeft bij toerentalregeling, een zachte aanloop of procesaanpassing.

Belangrijkste selectiecriteria

1. Ingangsspanning

Controleer de beschikbare eenfasige voedingsspanning en frequentie. De gangbare spanningen op de locatie verschillen per land en regio. De ingangsspecificaties van de frequentieregelaar moeten overeenkomen met de beschikbare voeding. Ga er niet zomaar vanuit dat een frequentieregelaar die voor de ene markt is verkocht, ook geschikt is voor een andere markt.

2. Motorspanning

De uitgangsspanning van de frequentieregelaar moet overeenkomen met de motorspanning. Een motor die is ontworpen voor 220 V driefasig is niet hetzelfde als een motor die is ontworpen voor 380 V, 400 V, 415 V of 460 V driefasig. Controleer het typeplaatje van de motor en het aansluitschema.

3. Nominale stroom van de motor

Kies de frequentieregelaar op basis van de vollaststroom van de motor en het type belasting, en niet alleen op basis van HP of kW. Bij gebruik van een eenfasige voeding kan een vermogensvermindering nodig zijn. De leverancier dient de juiste nominale waarde van de regelaar te bevestigen.

4. Soort lading

Pompen en ventilatoren zijn doorgaans minder veeleisende belastingen dan brekers, compressoren, takels of machines met een hoge traagheid. Bij een hoog aanloopkoppel kan een grotere aandrijving of een andere regelmethode nodig zijn.

5. Vereisten inzake snelheidsregeling

Als snelheidsregeling niet nodig is, vergelijk de VFD dan met andere oplossingen voor faseomzetting. Als snelheidsregeling wel nodig is, kan de VFD een betere proceswaarde opleveren.

6. Compatibiliteit van de motor

Oudere motoren kunnen bij gebruik met frequentieregelaars te maken krijgen met beperkingen op het gebied van isolatie of koeling. Als de motor gedurende lange tijd op laag toerental draait, kan de koeling afnemen. Voor veeleisende toepassingen moet worden overwogen om een motor te kiezen die geschikt is voor gebruik met een frequentieregelaar.

7. Installatieomgeving

Stof, vochtigheid, hitte, trillingen en het ontwerp van de behuizing zijn van invloed op de betrouwbaarheid van de aandrijving. Een VFD die in een kleine werkplaats vol metaalstof wordt geïnstalleerd, heeft wellicht een betere behuizing en een beter ventilatieplan nodig.

Aanwijzingen voor bedrading en installatie

De installatie van een VFD moet worden uitgevoerd door gekwalificeerd personeel en moet in overeenstemming zijn met de handleiding van de aandrijving en de lokale elektriciteitsvoorschriften.

Algemene uitgangspunten zijn onder meer:

• Zorg voor een geschikte ingangsbeveiliging.
• Sluit de motor volgens de handleiding rechtstreeks aan op de uitgang van de frequentieregelaar.
• Vermijd het schakelen van schakelaars tussen de frequentieregelaar en de motor tijdens het gebruik.
• Zorg voor een goede aarding.
• Houd stroomkabels gescheiden van besturingssignaalkabels.
• Controleer de draairichting van de motor voordat u het apparaat in gebruik neemt.
• Stel de parameters op het typeplaatje van de motor in voordat u de motor onder belasting laat draaien.

Als de motorkabel lang is, vraag dan of er uitgangsreactoren, dV/dt-filters of afgeschermde VFD-kabel nodig zijn.

Veelgemaakte fouten die je moet vermijden

De eerste fout is het aanschaffen van een standaard VFD met driefasige voeding en ervan uitgaan dat deze ook op eenfasige voeding kan werken. Dit kan leiden tot oververhitting, overbelasting van de ingangsstroom of defecten.

De tweede fout is het gebruik van een VFD om een complete driefasige installatie met meerdere motoren, transformatoren, besturingssystemen en hulpbelastingen van stroom te voorzien. Een VFD is normaal gesproken bedoeld voor de aandrijving van één motor.

De derde fout is het negeren van de spanningsafstemming. Een motor die 380 V driefasig vereist, kan niet veilig worden aangesloten op een verkeerde uitgangsspanning.

De vierde fout is om uitsluitend op basis van het vermogen (HP) te kiezen. Ook de motorstroom, het belastingskoppel en de vereisten voor vermogensvermindering spelen een rol.

De vijfde fout is het overslaan van de parameterinstellingen. De nominale spanning, nominale stroom, frequentie, acceleratietijd, deceleratietijd en regelmodus van de motor moeten worden ingesteld voordat de motor volledig in bedrijf wordt genomen.

Kooptips voor internationale kopers

Als u importeur of distributeur bent, vraag dan naar duidelijke opties voor de ingangs- en uitgangsspanning voor uw doelmarkt. In verschillende landen gelden verschillende spanningswaarden, en verkeerde aannames kunnen tot problemen na de verkoop leiden.

Als u een OEM-machinebouwer bent, ga dan na of de leverancier van de frequentieregelaars kan voldoen aan de eisen op het gebied van etikettering, handleidingen, verpakking en besturingsinterface. Controleer tevens het spanningsbereik dat nodig is voor exportmarkten.

Als u een aannemer bent, stuur dan eerst een foto van het typeplaatje van de motor en een beschrijving van de belasting voordat u alleen om een prijs vraagt. Voor een correcte offerte is meer nodig dan alleen het motorvermogen.

FAQ

Samenvatting

Een VFD kan een eenfasige ingangsspanning omzetten in een geregelde driefasige uitgangsspanning voor een geschikte motor, maar het apparaat moet wel op de juiste manier worden gekozen. Het is een motoraandrijving, geen algemene driefasige stroombron. Kopers dienen vóór het plaatsen van een bestelling de ingangsspanning, uitgangsspanning, motorstroom, het type belasting, de vereisten voor vermogensvermindering en de installatieomstandigheden te controleren.

Voor één motor waarbij de snelheid moet worden geregeld, kan een eenfasige naar driefasige frequentieregelaar een praktische oplossing zijn. Voor meerdere machines of gemengde belastingen is een andere oplossing voor faseconversie wellicht geschikter.