Frekvenční měniče se používají všude tam, kde je třeba dosáhnout jiných otáček elektromotoru, než jaké jsou dostupné ve standardních řadách, nebo tam, kde je třeba měnit rychlost otáčení, případně přímo řídit výstupní moment.
Často se též používají pro řízený rozběh a doběh elektromotorů v aplikacích s těžkým rozběhem.
Při rozběhu pohonu měničem se dosahuje výrazného snížení proudových a momentových rázů. Měniče frekvence svoje využití naleznou též v řešeních zaměřených na úsporu energie, a tedy i provozních nákladů pohonu, neboť elektromotory jsou energeticky velmi náročné. Pomocí frekvenčních měničů lze dodávat do elektromotorů jen potřebnou energii. Koncoví uživatelé tak mohou s tímto typem řízení uspořit 25 až 70 % elektrické energie. Navzdory těmto výhodám zůstává stále mnoho elektromotorů i nadále bez frekvenčních měničů.
Podstatné výhody při řízení elektromotorů frekvenčními měniči jsou:
1. Řízený záběrový proud
Pokud je střídavý motor spuštěn s přímým připojením na síť, může hodnota záběhového proudu stoupnout na 6 až 7násobek jmenovitého proudu, aby se motor spustil. Tento proud namáhá vinutí elektromotoru a vytváří teplo, které v průběhu času snižuje životnost elektromotoru. Frekvenční měnič spustí motor s nulovou frekvencí a napětím. Pomocí frekvenčního měniče tak docílíme téměř dokonalého startu. Snížením záběrového proudu pomocí frekvenčního měniče se v porovnání s přímým spouštěním prodlužuje životnost elektromotoru. Návratností pro zákazníka je tak menší opotřebení elektromotoru a jeho prodloužená životnost.
2. Snížení poruch napájecího vedení
Jak již bylo uvedeno, spouštění střídavého motoru s přímým připojením na síť vyvolává velký záběhový proud a vytváří obrovské nároky na celý napájecí systém motoru vlivem napěťových poklesů. Amplituda a průběh těchto napěťových poklesů závisí na velikosti motoru a kapacitě distribučního systému. Tyto napěťové poklesy mohou způsobit, že citlivá zařízení připojená na stejném rozvodném systému se mohou vlivem nízkého napětí vypnout. Zařízení jako jsou počítače, snímače, bezdrátové spínače, stykače apod., jsou citlivé na napětí, když jsou vystaveny velkému rozběhu střídavého motoru, mohou vypadnout. Použitím frekvenčního měniče se tento jev eliminuje, protože motor je spuštěn s nulovou frekvencí a napětím.
3. Nižší spotřeba energie při startu
Je-li výkon úměrný k práci, je napájení potřebné pro spuštění střídavého motoru s přímým připojením na síť podstatně vyšší než u frekvenčního měniče. Pomocí měniče frekvence tak docílíme menších nákladů na elektrickou energii, která je potřebná pro spuštění motoru, a to především u aplikací, které vyžadují časté spouštění a zastavování. Po rozběhu a zatížení motoru je již výkon a tím pádem i jeho spotřeba stejná.
4. Řízené zrychlení
Frekvenční měnič začíná na nulové rychlosti a plynule zrychluje na hranici nastavenou zákazníkem. Na druhou stranu, střídavý motor, který se rozběhl pomocí přímého napojení na síť, dostává obrovský mechanický šok spolu s připojeným zařízením. Tento šok časem zvyšuje opotřebení jak připojeného zařízení, tak samotného střídavého motoru.
5. Nastavitelné provozní otáčky
Použití frekvenčního měniče umožňuje optimalizovat celý výrobní proces, provádět změny ve výrobním procesu, umožňuje spuštění se sníženou rychlostí a umožňuje dálkové nastavení rychlosti programovatelným regulátorem nebo řídicí jednotkou.
6. Nastavitelný limit točivého momentu
Použití frekvenčního měniče může chránit strojní zařízení před poškozením a dále chránit proces výroby nebo výrobek (protože množství točivého momentu aplikovaného motorem na zátěž lze přesně řídit). Příkladem může být situace, kdy se motor při přetížení bude snažit otáčet tak dlouho, dokud nesepne ochranné zařízení pro přetížení a nezablokuje (vypne) daný stroj. Výhodou použití frekvenčního měniče je fakt, že může být nastaven tak, aby střídavý motor nikdy nepřekročil tento limit a stroj nemusel být vypnut.
7. Řízené zastavení
Stejně důležité jako řízené zrychlení může být řízené zastavení, které je důležité pro snížení mechanického opotřebení – kvůli ná
razům nebo zničení výrobku v důsledku okamžitého zastavení.
Nejmodernější a velice elegantní metodou řízeného zastavení se v poslední době stává brždění s rekuperací energie zpět do sítě. Výhoda je jednoznačná, energie dobíhajícího motoru je v tomto případě zdrojem úspory energie, a tedy i provozních nákladů pohonu.
8. Energetické úspory
Frekvenční měniče snižují spotřebu energie, a to zejména u odstředivých ventilátorů a čerpadel. Snížení otáček ventilátoru pomocí frekvenčního měniče snižuje požadovaný výkon motoru koeficientem osm, jelikož výkon ventilátoru je přímo úměrný třetí mocnině otáček ventilátoru. Při použití motoru s pevnou rychlostí by pro snížení otáček vyžadovalo určitý typ mechanického škrtícího zařízení, ale faktem zůstává, že motor by běžel stále na plný výkon a s plnou rychlostí a žádných úspor by se nedosáhlo.
V závislosti na konstrukční velikosti motoru u odstředivých ventilátorů a čerpadel se náklady na pořízení frekvenčního měniče vrátí v podobě dosažených úspor energie za dobu kratší než jednotek roků.
9. Reverzní provoz
Použití frekvenčního měniče eliminuje potřebu reverzního přepínače chodu motoru, protože výstupní fáze k motoru lze elektronicky měnit bez mechanických prvků. Vyřazení reverzního přepínače eliminuje náklady na údržbu.
10. Odstranění mechanických komponent
Použití frekvenčního měniče může eliminovat potřebu využití nákladných mechanických komponent pohonu, jako jsou například převodovky. Vzhledem k tomu, že měnič frekvence může pracovat s nekonečnou proměnlivou rychlostí, může zajistit nízkou nebo vysokou rychlost požadovanou zatížením, aniž by mezi motorem a zátěží bylo zařízení pro zvýšení nebo snížení rychlosti.
11. Bezpečnostní funkce
Moderní měniče jsou vybaveny celou řadou ochranných funkcí, zaměřených nejen na ochranu vlastní, ale také ochranu motoru. Mezi nejčastější patří ochrana proti zkratu (zemnímu i mezifázovému), ochrana proti přetížení motoru i měniče a další, kontrola teploty vinutí motoru prostřednictvím zpětné vazby z teplotních čidel ve vinutí, volitelně i funkce „Safety Integrated“, které značně zjednodušující návrh a výrobu pohonných systémů díky integraci funkcí bezpečného omezení momentu, bezpečného omezení rychlosti, bezpečného zastavení nebo bezpečného ovládání brzdy.
