32 ELEKTRO 6/2014 téma Elektrické stroje, pohony a výkonová elektronika; Měniče frekvence Proč by se zákazník v momentě, kdy po-ptává měnič frekvence, měl začít zabývat otázkou, z jakých komponent se skládá? To by přece mělo zajímat především výrob-ce daného měniče. I když je to v podstatě pravda, může se u komponent objevit nová technologie, která významně změní celý po-hled na věc. Vylepší např. výkonnost měni-če frekvence, jeho spolehlivost i dopad na životní prostředí. A taková změna v techno-logii právě nyní nastává.A jak takový měnič frekvence vlastně funguje? Ačkoliv je celý systém poměrně jednoduchý, návrh moderního pohonu s re-gulovanými otáčkami, který splňuje všech-ny požadavky současných uživatelů z po-hledu výkonnosti, spolehlivosti a poměru nákladů a přínosů, je pro výrobce velmi ná-ročný úkol.Pro účely tohoto textu lze měnič frek-vence rozdělit na tři hlavní části: usměrňo-vač, který převádí střídavý proud ze sítě na stejnosměrný, kapacitor a výstupní střídač, jenž převádí stejnosměrný proud zpět na stří-davý. Napětí, proud a frekvenci potřebu-je každý motor pro běh požadovanou rych-lostí a pro dosažení požadovaného krouticí-ho momentu.Funkce kapacitoru nemusí být na první pohled zřejmá. Proč tedy nenapájet výstup-ní střídač rovnou stejnosměrným napětím ze vstupního měniče? Odpověď je jednoduchá. Protože bez úložiště energie by stejnosměrné napájení nemohlo reagovat na náhlé změny odběru energie na výstupním střídači, které vznikají např. v situaci, kdy motor musí na-jednou akcelerovat.Co se vlastně v úložišti energie děje? Po-žadovanou kapacitu pro uchovávání energie lze v podstatě zajistit induktory nebo konden-zátory. Avšak v praxi měniče frekvence urče-né pro každodenní průmyslové a komerční použití bez výjimky využívají kondenzátory.Aby tyto kondenzátory byly schopny uchovávat energii nutnou pro zajištění od-povídajícího dynamického výkonu měniče frekvence, musí být poměrně výkonné. Ale pro splnění požadavků zákazníků na kom-paktní pohony se snadnou manipulací musí být tyto komponenty fyzicky malé.V minulosti bylo proto nezbytné použí-vat elektrolytické kondenzátory. Jejich die-Skutečně moderní měnič frekvence Vacon, s. r. o.lektrická nebo izolační vrstva je tvořena ten-kým povlakem oxidu vznikajícího elektro-chemickou reakcí v „mokrém“ elektrolytu. U moderních elektrolytických kondenzáto-rů nahradila kapalný elektrolyt pasta, avšak i ta musí být vlhká, aby kondenzátor fun-goval správně.Výhodou elektrolytického kondenzátoru je, že umožňuje vměstnat do malé kompo-nenty velkou kapacitu, ovšem za cenu mno-ha nedostatků. Prvním je omezená životnost. I ty nejlepší typy postupně vyschnou a ztra-tí kapacitu. Tento proces vysychání je ješ-tě horší u zařízení provozovaných při zvý-šených teplotách, což je často případ právě měničů frekvence. Lze tedy konstatovat, že životnost měniče frekvence často závisí na životnosti použitého elektrolytického kon-denzátoru.Dalším problémem je znehodnocová-ní těchto komponent, jestliže nejsou pou-žívány. Je-li měnič frekvence určitou dobu mimo provoz a poté opět použit, bude vý-kon elektrolytického kondenzátoru slabý, popř. se přehřeje, anebo dokonce zcela se-lže. Tomu lze zabránit regenerací kondenzá-toru před zprovozněním měniče frekvence. Jde ale o časově náročný proces vyžadující speciální zařízení. Navíc nepraktický, ob-zvláště v případě, kdy je daný měnič frek-vence používán jako náhradní díl pro oka-mžité použití při poruše.V potaz je nutné brát i vliv na život-ní prostředí. Elektrolyt používaný v těch-to kondenzátorech je pro životní prostře-dí potenciálně velmi škodlivý. Velkým pro-blémem je, když kondenzátor tzv. vyteče, což se občas stává. Problémem je i život-nost samotného měniče, protože legislati-va WEEE (Waste from Electrical and Elec-tronic Equipment) pro nakládání s odpadem z elektrických a elektronických zařízení vy-žaduje vyjmout všechny elektrolytické kon-denzátory ještě před recyklací.Stručně řečeno, elektrolytické kondenzá-tory svou práci odvedou, ale mají tolik nedo-statků, že kdyby byla k dispozici jakákoliv alternativa, nikdo by je nepoužíval. A nyní zde taková alternativa je – tenkovrstvé kon-denzátory. Přestože nejde o úplnou novin-Obr. 1. Elektro-lytický konden-zátor se může značně poškodit Uživatelé často uvažují o měničích frekvence pouze jako o jakýchsi „skříň-kách“ a příliš se nezatěžují tím, co se skrývá uvnitř. Někdy ovšem může takový pohled „dovnitř“ odhalit mnohé z výhod, které měnič frekven-ce nabízí.