Falownik 1-fazowy 230 V do silnika 3-fazowego – jak dobrać i podłączyć? Poradnik krok po kroku

Falownik, kondensator czy przetwornica? Porównanie rozwiązań

Silnik trójfazowy do pracy potrzebuje wirującego pola magnetycznego, a to wymaga trzech przesuniętych w fazie napięć. Z gniazdka dostajesz tylko jedno. Są trzy popularne sposoby, żeby ten problem obejść.

Kondensator i przetwornica fazowa po prostu „udają" trzecią fazę i kosztem mocy uruchamiają silnik. Falownik generuje pełnowartościowe trójfazowe napięcie o dowolnej częstotliwości. Dzięki temu możesz też zmieniać prędkość obrotową, ustawić łagodny rozruch i hamowanie, a przy pompach i wentylatorach zmniejszyć zużycie energii.

Jak falownik 1F zasila silnik 3F

Falownik działa w trzech etapach. Najpierw prostownik zamienia napięcie sieci 230 V AC na napięcie stałe w obwodzie pośrednim (DC). Następnie kondensatory wygładzają to napięcie. Na końcu tranzystory mocy (IGBT) w falowniku tną napięcie stałe na impulsy i tworzą z nich trzy przebiegi o regulowanej częstotliwości. Silnik „widzi" je jako sinusoidę, więc obraca się z prędkością proporcjonalną do ustawionej częstotliwości.

Schemat ideowy: sieć jednofazowa zasila zaciski wejściowe, silnik podłączasz do zacisków wyjściowych U, V, W.

1Sprawdź tabliczkę znamionową silnika

To najważniejszy krok, który przesądza o tym, czy w ogóle możesz użyć falownika 1F. Falownik z wejściem 1×230 V daje na wyjściu 3×230 V, więc silnik musi być w stanie pracować przy takim napięciu międzyprzewodowym. Na tabliczce szukaj oznaczenia napięć w postaci dwóch wartości.

Z tabliczki odczytaj też pozostałe dane, które przydadzą się później przy ustawianiu parametrów: moc (kW), prąd znamionowy (A) dla połączenia w trójkąt, częstotliwość (50 Hz), prędkość obrotową (obr/min) i cos φ.

2Dobierz moc i prąd falownika

Falownik dobiera się do prądu silnika, a nie tylko do mocy w kilowatach. Moc jest punktem wyjścia, ale decyduje prąd wyjściowy falownika. Podstawowa zasada jest prosta: prąd znamionowy wyjściowy falownika ≥ prąd znamionowy silnika przy 230 V.

Tabela orientacyjna dla silników 4-biegunowych 230/400 V

Wartości mają charakter poglądowy i zależą od producenta silnika oraz falownika. Ostateczne dane weź z tabliczki silnika i z instrukcji wybranego falownika.

Na co zwrócić uwagę przy doborze

• Prąd wejściowy jest dużo wyższy niż w zasilaniu trójfazowym. Cała moc płynie jednym przewodem fazowym, więc falownik 1,5 kW pobiera z sieci ok. 15 A i więcej. Mocniejsze modele wymagają osobnego obwodu, a nie zwykłego gniazdka z zabezpieczeniem 16 A.
• Rozruch pod obciążeniem. Sprężarka tłokowa, kruszarka, przenośnik z pełnym ładunkiem czy mieszadło w gęstym medium potrzebują większego momentu przy starcie. Falowniki zwykle dopuszczają 150% prądu znamionowego przez ok. 60 s, ale przy takich aplikacjach bezpieczniej wybrać model o klasę większy.
• Pompy i wentylatory mają moment kwadratowy, czyli lekki rozruch. Zazwyczaj wystarczy falownik o mocy równej mocy silnika.
• Temperatura i wysokość. Przy pracy w upale (powyżej ok. 40–50 °C w szafie) i na wysokości powyżej 1000 m n.p.m. dopuszczalny prąd falownika maleje. Sprawdź krzywą obniżenia mocy w karcie katalogowej.
• Bezpieczny zapas. Jeśli silnik pracuje stale blisko swojego prądu znamionowego, a falownik ma tylko taką samą wartość prądu, warto zostawić 10–20% rezerwy.

3Wybierz model falownika

Gdy znasz już moc i prąd, pora na wybór konkretnej serii. Przy falownikach jednofazowych warto porównać kilka cech, które realnie wpływają na wygodę pracy.

W ofercie sklepfalowniki.pl znajdziesz wyodrębnioną kategorię falowników do silników 1F. Jako punkt wyjścia do małych i średnich aplikacji sprawdź na przykład falownik LG M100 0,75 kW 1×230 V z popularnej serii LG/LS M100 lub falownik Sanyu SXE0015T2B 0,75 kW 1×230 V. W obu przypadkach pełne dane techniczne, prąd wyjściowy i wymiary znajdziesz w karcie produktu.

Jeśli nie masz pewności, który model pasuje do Twojego silnika, zadzwoń albo napisz. Pomożemy dobrać falownik na podstawie danych z tabliczki znamionowej.

4Podłącz falownik i silnik

Oznaczenia zacisków

Kolejność czynności

1. Połącz uzwojenia silnika w trójkąt. W skrzynce zaciskowej ustaw trzy mostki tak, aby łączyły: U1 z W2, V1 z U2 i W1 z V2. Na wielu silnikach na wewnętrznej stronie pokrywy jest rysunek połączeń.
2. Podłącz kabel silnikowy do zacisków U1, V1, W1 silnika i do zacisków U, V, W falownika. Przewód ochronny podłącz do zacisku PE silnika i falownika.
3. Zamontuj zabezpieczenie w sieci. Użyj wyłącznika nadprądowego o charakterystyce C i wartości z instrukcji falownika. Producenci zalecają zwykle wyłącznik różnicowoprądowy odpowiedni do odbiorników z falownikami (często typu B lub według wskazań instrukcji), ponieważ falownik może wprowadzać do instalacji prąd upływu ze składową stałą.
4. Podłącz zasilanie do zacisków L i N falownika oraz PE do zacisku uziemienia.
5. Podłącz sygnały sterujące (jeśli ich używasz): potencjometr 0–10 V, przyciski start i stop, przełącznik kierunku. Prowadź je w osobnej wiązce, z dala od przewodów mocy.
6. Sprawdź wszystko przed włączeniem. Czy napięcie sieci trafia do zacisków L i N, a silnik do U, V, W? Czy przewody są dokręcone? Czy nie ma zwarć?

Zmiana kierunku obrotów

Jeśli silnik kręci się w złą stronę, nie zmieniaj niczego po stronie sieci. Zamień miejscami dowolne dwa przewody silnika (np. V i W) albo, jeśli falownik na to pozwala, zmień kierunek w parametrach lub wejściem cyfrowym. Przy pompach i wentylatorach sprawdzenie kierunku jest obowiązkowe, bo wentylator kręcący się w przeciwną stronę potrafi dawać znacznie mniejszą wydajność.

5Kabel, filtr EMC i długość przewodów

Falownik pracuje na szybkich impulsach napięcia, które w przewodach silnika generują zakłócenia elektromagnetyczne. Dobrze poprowadzone okablowanie decyduje o tym, czy falownik będzie pracował bez problemów, czy zacznie zakłócać inne urządzenia.

• Kabel ekranowany do silnika. Ekran łączy się z uziemieniem po obu stronach, najlepiej dużą powierzchnią, a nie długim „warkoczem". W ofercie znajdziesz gotowe kable ekranowane do falowników.
• Filtr EMC. Wiele falowników 1F ma go wbudowanego. Jeśli Twój nie ma, doposaż go w zewnętrzny filtr do falownika. Modele z wbudowanym filtrem znajdziesz w kategorii falowniki z filtrem EMC.
• Długość kabla silnikowego. Krótki kabel (do kilkunastu metrów) nie sprawia problemów. Przy dłuższych odcinkach rośnie prąd upływu i ryzyko przepięć na silniku. Dopuszczalną długość podaje producent i zależy ona od częstotliwości nośnej. Przy kilkudziesięciu metrach rozważ dławik wyjściowy.
• Rozdzielaj tory. Przewody mocy i przewody sygnałowe prowadź osobno. Jeśli muszą się skrzyżować, rób to pod kątem prostym.
• Nie stosuj stycznika między falownikiem a silnikiem do włączania i wyłączania. Start i stop realizuj sygnałem sterującym falownika.

6Ustaw parametry

Nazwy i numery parametrów różnią się między producentami, ale ich sens jest zawsze podobny. Ustaw je przed pierwszym uruchomieniem z silnikiem podłączonym do falownika.

W wielu falownikach dostępna jest funkcja strojenia automatycznego, która mierzy parametry silnika i poprawia pracę przy niskich prędkościach. Warto z niej skorzystać, jeśli falownik ma taką opcję, a silnik można podczas tego procesu odłączyć od maszyny.

Jeśli Twój falownik to LS G100, może się przydać instrukcja krok po kroku dotycząca ustawień wejścia i sterowania. Materiały wideo i porady znajdziesz na kanale ZAWEX na YouTube.

7Pierwsze uruchomienie i test

1. Odłącz silnik od maszyny lub upewnij się, że wolny obrót nikomu nie zagraża (np. wentylator, pas, tarcza).
2. Włącz zasilanie i poczekaj, aż falownik zakończy autotest. Na wyświetlaczu nie powinien pojawić się żaden błąd.
3. Ustaw niską prędkość zadaną (np. 10 Hz) i wydaj komendę start.
4. Sprawdź kierunek obrotów. W razie potrzeby zmień go (patrz krok 4).
5. Zwiększaj prędkość stopniowo do 50 Hz i obserwuj pracę: hałas, drgania, nagrzewanie się silnika, prąd wyjściowy na wyświetlaczu.
6. Zmierz prąd pod obciążeniem i porównaj go z prądem znamionowym silnika. Jeśli jest stale wyższy, silnik jest przeciążony albo źle dobrany.
7. Sprawdź hamowanie i zatrzymanie. Jeśli pojawia się błąd przepięcia, wydłuż czas hamowania lub dodaj rezystor.
8. Zapisz ustawienia (kopia parametrów w falowniku lub na kartce). Przyda się przy serwisie i wymianie.

Najczęstsze błędy i usterki

Kody błędów mają w każdej serii inne oznaczenia. Pełną listę znajdziesz w instrukcji falownika, a jeśli utkniesz na kodzie, którego nie potrafisz zinterpretować, napisz do nas z numerem modelu.

Typowe zastosowania falowników 1F

• Pompy i hydrofory. Stałe ciśnienie przy zmiennym poborze, łagodny rozruch bez uderzeń hydraulicznych, mniejsze zużycie energii.
• Wentylatory i wyciągi. Dopasowanie wydajności do potrzeb. Ponieważ moc wentylatora rośnie z trzecią potęgą prędkości, obniżenie obrotów o 20% zmniejsza pobór energii o około połowę. Więcej o tym w artykule Sterowanie prędkością wentylatorów kanałowych falownikiem, a o samych wentylatorach w przewodniku po wentylatorach kanałowych OLO i OFK.
• Obrabiarki i szlifierki. Regulacja prędkości do rodzaju materiału i narzędzia, płynny start bez szarpnięcia.
• Przenośniki i podajniki. Precyzyjna regulacja wydajności, łagodne ruszanie z ładunkiem.
• Mieszadła i wirówki. Dopasowanie prędkości do gęstości medium, ochrona mechaniki przed szarpnięciami.
• Rolety, bramy i napędy specjalne. Powolny start i stop chroni konstrukcję.

Modele przewidziane do konkretnych zastosowań przejrzysz w sklepie w sekcji falowniki według zastosowania, a w zakładce falowniki według zasilania szybko odfiltrujesz modele z wejściem 1×230 V. Z serii LS, która często sprawdza się w takich aplikacjach, opisujemy również na blogu falowniki LS G100 i M100.

Kiedy falownik 1F nie wystarczy

Falownik z wejściem jednofazowym ma swoje ograniczenia. Warto wiedzieć, kiedy sensowniej sięgnąć po inne rozwiązanie.

• Moc powyżej 2,2 kW. Prąd pobierany z jednej fazy staje się zbyt duży, a modeli 1F o większej mocy jest niewiele. Przy takich silnikach zasilanie trójfazowe to rozwiązanie właściwe. Zobacz falowniki według mocy.
• Silnik 400/690 V. Nie zadziała z wyjściem 3×230 V. Potrzebne jest zasilanie 3×400 V albo specjalny falownik z podwyższaniem napięcia.
• Ograniczona wydolność przyłącza. Jeśli instalacja ma zabezpieczenie 16 A, jedna faza to maksymalnie około 3,6 kW dla całego budynku lub obwodu. Falownik 2,2 kW będzie zajmował większość tej mocy.
• Częsty start-stop pod pełnym obciążeniem. Jeśli chodzi wyłącznie o łagodny rozruch przy stałej prędkości, sprawdź też softstarty jako alternatywę, o ile silnik i sieć to udźwigną.

Najczęściej zadawane pytania

Podsumowanie

Falownik jednofazowy to najprostszy sposób, żeby wykorzystać silnik trójfazowy tam, gdzie dostępna jest tylko sieć 230 V, i to bez utraty mocy. Zanim kupisz urządzenie, sprawdź tabliczkę silnika (230/400 V, trójkąt), dobierz falownik po prądzie, a nie tylko po mocy, i zaplanuj zasilanie z osobnym obwodem. Potem to już tylko prawidłowe podłączenie, kabel ekranowany i kilka podstawowych parametrów.