Instalace frekvenčních měničů ABB v nemocnici v Hradci Králové
Frekvenční měniče typu ACH550 byly vybrány pro jejich snadné ovládání a široké aplikační možnosti, zejména ale také pro jejich spolehlivý provoz bez rušivých zpětných vlivů na napájecí síť a okolní přístroje. Toto hledisko je velice důležité právě v takových provozech, jako jsou např. nemocnice, kde je zvýšené riziko vzájemného působení instalovaných zařízení a kde se jedná o lidské životy. Měniče frekvence jsou zde instalovány v prostoru pro přívodní a odtahové ventilátory. Jsou umístěny přímo na vzduchotechnické jednotky z důvodu minimalizace délky stíněných kabelů k motorům a vzhledem k vysokým požadavkům s ohledem na elektromagnetické rušení okolí. Měniče frekvence jsou zdrojem proměnného napětí a frekvence pro regulaci otáček použitých asynchronních motorů. Žádaná hodnota je zadávána v tomto případě prostřednictvím analogového vstupu, na nějž je přivedeno stejnosměrné napětí v rozsahu 0-10V. Regulační rozsah se pohybuje v rozmezí 20-50 Hz.
Z pohledu aplikačního jsou nejdůležitější energetické úspory, kvůli nimž se měniče frekvence obvykle instalují. Legislativně je nyní předepsáno stanovování energetické účinnosti budov, což s touto problematikou úzce souvisí. Pokud jsou pohony neregulované měniči frekvence a regulace je dělaná jiným způsobem (škrcení klapkou, natáčením lopatek apod.), je značná část energie neefektivně zmařena. Významných úspor lze dosáhnou nasazením pohonů regulovaných frekvenčními měniči, kdy se otáčky motoru přizpůsobí aktuálním požadavkům. Nasazení měničů frekvence přináší ale i další výhody. Na rozdíl od přímého připojení motoru na síť, kdy je odebírán po dobu rozběhu 5 až 7 násobek jmenovitého proudu, je zde situace zcela opačná. Frekvenční měnič pracuje jako téměr dokonalý převodník výkonu. Protože na začátku rozběhu má zátěž nulový příkon (P = T.n; n = 0), je i odběr ze sítě velmi malý a plynule roste po přímce až k proudu při plné zátěži. Z hlediska energetického má měnič frekvence obvykle vysokou účinnost, kolem 98%. Nezanedbatelné jsou však i jiné vlastnosti – zcela klidný rozběh, snadná, rychlá a přesná regulace, možnost nadřazeného řízení, nízké opotřebení poháněného zařízení, redukovaný hluk.
Frekvenční měniče však přinášejí také generování harmonických v síti, což vede k přídavným ztrátám v transformátorech, kabelech i v motorech. Generované proudové harmonické však lze ovlivnit vhodnou konstrukcí měniče. Významným konstrukčním prvkem ovlivňujícím THD (Total Harmonic Distortion) jsou použité tlumivky, a to buď na střídavé straně (AC) nebo ve stejnosměrném meziobvodu (DC). Měniče frekvence typu ACH550 (0,75 – 355 kW) mají zajímavé patentované konstrukční řešení použité ss tlumivky. Princip je ve využití všeobecně známého principu tlumivky s proměnnou indukčností (přesytky), tzv. „Swinging Choke“, v oblasti frekvenčních měničů. Činitel harmonického zkreslení THD je závislý na hodnotě indukčnosti, větší indukčnost snižuje hodnoty THD. THD se však rapidně zvyšuje, pokud klesá zatížení. Z tohoto důvodu pak vznikla myšlenka použít tlumivku s proměnnou indukčností, jejíž indukčnost se zvyšuje při malých proudech. Při návrhu vhodné „Swinging Choke“ se vycházelo ze standardní konstrukce ss tlumivky a na počítači se pomocí simulačních programů prováděla analýza vhodného profilu vzduchové mezery. Princip je takový, že při plném zatížení dochází k přesycení jádra ve střední části. Pokud dojde ke zmenšení zatížení, toto přesycení se sníží a indukčnost tlumivky se zvýší.
Dalšími přednostmi použití „Swinging Choke“ je omezení zvlnění proudu ve stejnosměrném meziobvodu při částečném zatížení, což prodlužuje životnost kondenzátoru. Dochází také k vylepšení tepelného využití při plném zatížení, tedy ke zvýšení účinnosti. Rovněž ztráty při částečném zatížení jsou mnohem menší díky sníženému obsahu harmonických. Jak již bylo řečeno, systémy v budovách používají měniče frekvence právě pro možnost regulace průtoku vzduchu dle potřeb a často jsou tedy provozovány při částečném zatížení. S měničem ACH550 a díky použité speciální ss tlumivce máme zaručeno splnění normy ČSN EN 61000–3-12, která platí pro veškerá zařízení a instalace ve stavebním sektoru a definuje povolené limity THD. Další předností tohoto typu měniče je standardní vybavení měniče EMC filtrem pro obytné zóny, tak aby mohl být bez problémů instalován právě v takových objektech jako jsou třeba nemocnice.
Měniče frekvence ACH550 mají přehledný ovládací panel s funkčními tlačítky proměnného významu obdobně jako u mobilního telefonu, který komunikuje v českém jazyce. Nastavení i provoz a údržbu usnadňují a sledují „asistenti“. Na panelu se objevuje jednak podrobný návod pro prvotní nastavení a uvedení do provozu s tlačítkem ? pro nápovědu, ale také diagnostika poruch s návodem na jejich odstranění a hlášení nutné pravidelné údržby.
ABB jako jeden z předních světových výrobců frekvenčních měničů věnuje značnou část svých kapacit na vývoj a výzkum včetně použití nových technologií instalace měničů frekvence ABB i v tak náročných prostředích jakými jsou nemocnice.