Перетворювачі частоти для енергоефективної вентиляції
Перетворювач частоти (привід змінної частоти або VFD) - це електронний пристрій, який керує швидкістю і крутним моментом АС двигуна, змінюючи напругу і частоту струму джерела живлення. Він дозволяє точно регулювати швидкість двигуна, що робить його ідеальним для таких застосувань, як керування швидкістю вентилятора, де необхідно ефективно регулювати потік повітря. Використання частотного перетворювача підвищує продуктивність роботи обладнання, а також зменшує споживання енергії та знос механічних компонентів. Зокрема, поєднання частотного регулятора з датчиками ОВіК пропонує багато можливостей для підвищення енергоефективності вентиляційної системи шляхом адаптивного застосування вентиляційного обладнання згідно до умов навколишнього середовища або потреб користувача. При регульованій вентиляції швидкість вентилятора безперервно оптимізується, щоб завжди мати достатню кількість свіжого повітря. Як тільки датчики ОВіК показують, що якість повітря погіршується, швидкість вентилятора збільшується для подачі більшої кількості свіжого повітря. Коли якість повітря відповідає нормі, швидкість вентилятора знову зменшується. Таким чином, система вентиляції може заощаджувати енергію, безперервно забезпечуючи достатню кількість свіжого повітря.
Електродвигуни перетворюють електричну енергію в роботу
Перш ніж детально обговорювати частотно-регульований привід, необхідно пояснити як працює електродвигун, щоб потім розуміти яку саме роль відіграє привід. Електродвигун - це пристрій, який перетворює електричну енергію в рух (кінетичну енергію). Електродвигун в основному перетворює електричну енергію в обертальний рух валу двигуна. Вал двигуна - це частина електродвигуна, яка обертається, коли двигун працює. Ви можете уявити його як вісь колеса - це частина, яка передає обертальну силу двигуна тому, що він приводить у рух, наприклад, насосу або лопаті вентилятора.
Швидкість двигуна можна регулювати за допомогою регулятора. Двигуни можна умовно розрізділити на двигуни змінного струму та двигуни постійного струму. ЕС-двигуни завжди мають вбудований контролер швидкості, а для АС-двигунів змінного струму необхідно зовнішній контролер швидкості. Існує кілька типів контролерів швидкості: трансформаторні контролери, контролери TRIAC і частотні інвертори. Кожен тип використовує різні технології для керування швидкістю двигуна. Кожен тип має свої переваги та недоліки. Оскільки для керування двигуном змінного струму використовується контролер частоти, спочатку трохи додаткової інформації про нього.
АС-двигун: електричні струми і магнетизм
Робота електродвигунів заснована на взаємодії між магнетизмом і електричними струмами. Крім електричної енергії, необхідний також магнетизм. Синхронні двигуни змінного струму використовують постійні магніти, тоді як асинхронні двигуни генерують власні магнітні поля за допомогою індукції (також взаємодія між магнетизмом і електрикою).
У статорі - частині двигуна, яка не рухається - встановлена котушка. Коли через цю котушку протікає змінний струм, створюється магнітне поле. Оскільки струм змінний, полярність магнітного поля постійно змінюється. Виглядає так, ніби це магнітне поле безперервно обертається по колу. Це відбувається з такою ж швидкістю, як і частота змінної напруги. Ротор - обертова частина двигуна - слідує за цим мінливим магнітним полем. Ротор синхронних двигунів складається з постійних магнітів. Ротор асинхронних двигунів має короткозамкнену конструкцію - він трохи схожий на металеве колесо з товстими прутами, що проходять по його довжині, з'єднаними з обох кінців кільцями. Коли цей ротор поміщається в рухоме магнітне поле, індукується електричний струм, який, у свою чергу, створює магнітне поле.
Всі ці магнітні поля та електричні струми генерують теплову енергію, яка втрачається. Тому нагрівання є найбільшим ворогом надійного двигуна змінного струму. У разі перегріву існує ризик пошкодження через внутрішнє коротке замикання. Тому вчасне виявлення перегріву є дуже важливим для АС-двигуна. Деякі версії оснащені датчиками температури всередині двигуна (TK або PTC). Вони можуть зчитуватися деякими контролерами швидкості, щоб вчасно зупинити двигун у разі перегріву і запобігти його пошкодженню.
Технічні характеристики АС-двигуна 
Для того, щоб вибрати правильний тип перетворювача частоти для конкретного двигуна, необхідно знати наступні дані:
Напруга живлення - електроенергія, яка необхідна АС-двигуну для роботи. Вона виражається в [VAC]. Вона може подаватися як в однофазній, так і в трифазній формі. В електромережі загального користування доступні наступні варіанти: 1-фазна 230 VAC / 3-фазна 230 VAC / 3-фазна 400 VAC.
Споживаний струм - кількість енергії, яка споживається двигуном. Кількість електричного струму, що використовується двигуном, виражається в Амперах або [А]. Кількість споживаного струму збільшується зі збільшенням швидкості двигуна або зі збільшенням навантаження (наприклад, більші лопаті вентилятора). Максимальний споживаний струм зазвичай вказаний на технічній етикетці двигуна.
Потужність двигуна - поєднання напруги живлення, (максимального) споживаного струму та ККД двигуна називається потужністю двигуна. Вона виражається у ватах або кіловатах. Вона також зазвичай вказана на технічній етикетці двигуна.
Окрім цієї основної інформації, на технічній етикетці двигуна зазвичай міститься додаткова інформація. Швидкість обертання валу двигуна виражається в обертах за хвилину [об/хв]. Крутний момент, або сила, яку може розвинути вал двигуна, виражається в ньютон-метрах [Нм]. Практичний приклад: трактор має двигун з низькою швидкістю, але високим крутним моментом. Ось чому трактор рухається повільно, але може тягнути величезні вантажі по полю.
Болід Формули-1 має двигун з дуже високою швидкістю (багато обертів на хвилину), але меншим крутним моментом, ніж трактор. Це ідеальний варіант, оскільки болід дуже легкий і тому вимагає відносно невеликого зусилля.
Різні типи контролерів швидкості
Як уже згадувалося вище, існує кілька типів контролерів швидкості. Кожен тип використовує різні технології з відповідними перевагами та недоліками. Однак частотний перетворювач виділяється тим, що він є більш досконалим.
Трансформаторні контролери та контролери TRIAC зменшують швидкість двигуна, знижуючи напругу, що подається на двигун. Нижча напруга двигуна призводить до меншої швидкості. Трансформаторні контролери зменшують напругу поетапно (зазвичай 5 ступенів). Електронні контролери швидкості забезпечують безступеневе плавне регулювання швидкості. Великою перевагою обох типів контролерів швидкості є їхня простота в підключенні та введенні в експлуатацію. Як тільки двигун підключено, контролер можна використовувати відразу. Конфігурація не потрібна.
Перетворювач частоти також регулює швидкість двигуна безступенево (так само, як і контролер TRIAC). Однак його регулювання є більш складним, ніж у контролера TRIAC (докладніше про це незабаром). Це більш складне регулювання вимагає додаткового налаштування. Після підключення, перед початком експлуатації, як правило, потрібно відрегулювати деякі параметри в перетворювачі частоти. Завдяки додатковим входам і виходам на пристрої можна додати багато додаткових логічних функцій і можливостей.
Перетворювач частоти у порівнянні з TRIAC-контролером
Чим же відрізняється перетворювач частоти від TRIAC-контролера? Перетворювач частоти змінює не тільки напругу двигуна, але й частоту! Контролер TRIAC нарізає сегменти напруги, що подається, але не змінює частоту - вона залишається на рівні 50 Гц. Це призводить до зниження крутного моменту (меншої сили). Двигун все ще намагається працювати на максимальній швидкості, оскільки частота все ще максимальна. Частота створює обертове магнітне поле, що відповідає за швидкість двигуна. Зниження напруги двигуна без зміни частоти створює ризик того, що двигун зупиниться. Коли ви знижуєте напругу на двигуні без зміни частоти, двигун слабшає, оскільки він виробляє менший крутний момент - силу, яка утримує його в обертанні. Якщо крутний момент падає занадто сильно, двигун може бути не в змозі подолати опір навантаження, як лопаті вентилятора, і він може зупинитися або перестати обертатися. Ось чому просте зниження напруги (як це роблять контролери TRIAC) іноді може бути ризикованим, особливо на низьких швидкостях, порівняно з інверторами частоти, які регулюють і напругу, і частоту разом, щоб двигун працював безперебійно.
Перетворювач частоти підтримує постійне співвідношення між напругою і частотою (U/f = постійне). Це гарантує, що двигун завжди отримує оптимізовану напругу (менше споживання енергії). Завдяки такому ідеальному співвідношенню двигун завжди оптимально працює. Це також робить частотний привід значно енергоефективнішим, ніж контролер TRIAC, особливо на низьких швидкостях.
Коли напруга двигуна знижується, частота також знижується. Це призводить до того, що двигун обертається повільніше, зберігаючи при цьому майже повний крутний момент. Коли частота обертання двигуна контролюється перетворювачем частоти, двигун залишається потужним навіть на низьких швидкостях. Ризик зупинки на низьких швидкостях тут значно нижчий.
Через неідеально синусоїдальну напругу, що подається на двигун контролерами TRIAC, двигун може шуміти, особливо на низьких швидкостях. Перетворювач частоти створює майже ідеальну синусоїдальну напругу завдяки технології ШІМ, що дозволяє як перетворювачу, так і двигуну працювати абсолютно безшумно. Якщо за стандартних налаштувань рівень шуму все ще занадто високий, його можна додатково зменшити, збільшивши максимальну частоту перемикання в налаштуваннях параметрів перетворювача частоти (параметр 17). Однак збільшення частоти перемикань може призвести до швидшого зношування підшипників двигуна, а також до додаткових електромагнітних перешкод.
Як працює перетворювач частоти? 
З технічної точки зору, інвертори частоти можна розділити на три функціональні блоки:
Випрямляч - це місце, де змінна напруга (однофазна або трифазна змінна) перетворюється на постійний струм (постійний струм).
Шина постійного струму - цей модуль виконує роль накопичувача енергії. Шину постійного струму можна розглядати як велику внутрішню батарею всередині інвертора частоти.
Інверторний каскад - тут постійна напруга перетворюється назад в змінну (однофазну або трифазну). Для цього перетворення використовується технологія ШІМ, або широтно-імпульсна модуляція. IGBT (біполярні транзистори з ізольованим затвором) дозволяють струму протікати миттєво у швидкій послідовності (можна уявити їх як вимикачі світла, які надзвичайно швидко вмикаються і вимикаються). Поєднання всіх цих коротких імпульсів створює майже ідеальну синусоїдальну напругу. IGBT набагато швидші за TRIAC і можуть перемикати набагато більші струми. Однак вони також дорожчі за TRIAC.
Велика різниця між інвертором частоти, трансформаторним контролером і контролером TRIAC полягає в тому, що інвертор частоти спочатку перетворює енергію, що подається, в постійну напругу, а потім перетворює її назад в змінну напругу. TRIAC і трансформаторні контролери лише зменшують подану змінну напругу.
Електромагнітна сумісність або ЕМС
ЕМС означає електромагнітну сумісність. Кожен інвертор частоти використовує IGBT (високошвидкісні електронні перемикачі) для регулювання швидкості двигуна. Хоча ці перемикачі є високоефективними, вони також генерують електричні шуми - також відомі як електромагнітні перешкоди (EMI) - які можуть потрапляти назад в електромережу будівлі. Контролери TRIAC і трансформаторні контролери створюють набагато менше електромагнітних перешкод, ніж частотні контролери, оскільки вони перемикаються набагато повільніше. Ось чому фільтр ЕМС відіграє вирішальну роль у підтримці стабільності електричного середовища будівлі, коли в ній встановлені перетворювачі частоти.
Електромагнітні перешкоди не спричиняють фізичного шуму, який ви можете почути, але вони можуть порушити роботу інших чутливих електронних пристроїв у будівлі. Такі системи, як пожежна сигналізація, управління освітленням, комунікаційні мережі та офісне обладнання можуть постраждати від цих невидимих перешкод. Саме тут вступає в дію ЕМС-фільтр. Електромагнітний фільтр діє як захисний бар'єр, відфільтровуючи електричні перешкоди, що генеруються інвертором, і запобігаючи їх поширенню через джерело живлення. По суті, фільтр ЕМС гарантує, що інвертор працює без перешкод для іншого обладнання в будівлі. Встановлення фільтра ЕМС - це не просто гарна ідея, це часто вимога. У комерційних, промислових або багатофункціональних будівлях нормативні документи зазвичай вимагають використання фільтрів електромагнітних перешкод при встановленні інверторів частоти. Це допомагає забезпечити відповідність стандартам електробезпеки, а також зберегти надійність всіх інших електронних систем на об'єкті. 
Sentera є дистриб'ютором контролерів частоти Invertek для систем ОВіК. Серія Optidrive E3 відома своєю простотою використання, відмінною якістю та стандартними налаштуваннями, які вже оптимізовані для застосування. Це спрощує введення в експлуатацію та конфігурацію. Всі пристрої оснащені вбудованим фільтром електромагнітних перешкод категорії C1 відповідно до EN61800-3:2004. Асортимент нашої продукції складається з трьох варіантів перетворювачів частоти:
для зовнішньої установки з клемними колодками для підключення зовнішніх сигналів управління. Ці перетворювачі частоти оснащені стандартною панеллю керування (5 кнопок і 7-сегментний світлодіодний дисплей). Через клемну колодку можна підключати зовнішні команди пуску-зупинки двигуна та сигнали задавання швидкості 0-10 В. 
для зовнішньої установки з вбудованими кнопками керування. Ці перетворювачі частоти оснащені вбудованим потенціометром для регулювання швидкості, 3-позиційним перемикачем для команд «Реверс» - «Вимкнути» - «Вперед» і вимикачем, що блокується, для відключення від електромережі.Щоб вибрати правильний привід, вам знадобиться наступна інформація:
1 - Напруга живлення
Типовими доступними напругами живлення є 1 фаза 230 В, 3 фази 230 В або 3 фази 400 В. Це напруга, яка буде подаватися на перетворювач частоти.
АС-двигуни, як правило, доступні з наступними напругами: 1 фаза 230 VAC, 3 фази 230 VAC або 3 фази 400 VAC. Це напруга, яку перетворювач частоти буде подавати на двигун незалежно від напруги живлення самого перетворювача частоти.
Струм, який може видавати перетворювач частоти, повинен бути вищим за струм двигуна. Якщо одним перетворювачем частоти керується кілька двигунів, то загальна сума струмів усіх двигунів (плюс деякий запас) повинна бути меншою за максимальний струм перетворювача частоти.
Зазвичай показники струму [А] та потужності [кВт] на двигуні та перетворювачі частоти збігаються. У разі сумнівів бажано вибрати тип перетворювача частоти, який може подавати більший струм, ніж максимальний струм двигуна.