Omvormers in huis, op het werk, vervoer en industrie

Omvormers vinden we dagelijks overal om ons heen; thuis, op commerciële werkplekken of in een industriële omgeving. Denk hierbij aan toepassingen in mobiele apparatuur (GSM en laptop), LED-verlichting, vervoer (auto, metro, trein), bij zonnepanelen en productiemachines. Een omvormer is een elektrisch of elektromechanisch apparaat. Het doel van een omvormer is het converteren van bepaalde elektrische eigenschappen (spanning, stroom, frequentie) op de ingang naar andere waarden op de uitgang.

Enkele sectoren en gebieden waar omvormers worden toegepast zijn: bij (kade)kranen, staalbedrijven, kabelfabrikanten (extruders), lasmachines, robots, LV industriële netwerken (chemische fabrieken, papierfabrieken, automobielindustrie), datacentra en ziekenhuizen.

Omvormers worden toegepast bij robotica en in de automotive industrie

Omvormers worden onder andere gebruikt:

  • Om wisselspanning om te zetten in gelijkspanning (of omgekeerd);
  • om de grootte van de ingangsspanning te verhogen of juist te verlagen;
  • om de frequentie te veranderen van bijvoorbeeld 50Hz (Europa) naar 60Hz (USA);
  • voor het aandrijven en regelen van de snelheid van synchrone motoren;
  • voor het stabiliseren van de netspanning (clean net);
  • voor het voeden van toestellen die gevoelig zijn voor netfluctuaties (laboratoria, verlichting etc.).

Voordelen Actief Harmonisch Filter

Verschillende types omvormers

Er zijn verschillende typen omvormers met verschillende werkwijzen. Het is bijvoorbeeld mogelijk om middels een omvormer wisselspanning (AC) om te zetten naar gelijkspanning (DC), maar ook omgekeerd. Een andere mogelijkheid die een omvormer biedt is om de spanning of frequentie te veranderen. Combinaties van deze verschillende omvormingen zijn ook mogelijk. Dit levert vele opties en types, alsook een zeer breed scala aan toepassingen, zoals schakelende voedingen (SMPS), elektrische machinebesturing, lichtaandrijvingen, actieve vermogensfilters, omzetting van hernieuwbare energie, energieopslagsystemen en energieopwekking en -distributie. De beschikbare vermogensniveaus van de omvormers variëren van micro-elektronica tot hoogspanningsvermogenstransmissie. Er zijn ook apparaten en methoden om te converteren tussen voedingssystemen die zijn ontworpen voor enkel- en driefasige werking.

Classificatie van de verschillende types omvormers

Omvormers kunnen we classificeren op basis van de ingangsspanning en uitgangsspanning (input en output). Hierin kunnen we vier categorieën onderscheiden:

  • AC naar DC omvormer (van wissel- naar gelijkspanning), welke bekend staat als gelijkrichter;
  • DC naar AC omvormer (van gelijk- naar wisselspanning), oftewel inverter;
  • AC naar AC frequentie omvormer, ook bekend als transformator;
  • DC naar DC spanning of stroom omvormer.

AC naar DC omvormers – Gelijkrichters

Deze omvormer zet de AC-voeding om naar een DC-voeding voor de belasting, oftewel de omvormer maakt van een wisselspanning een gelijkspanning. De essentiële componenten in deze gelijkrichter zijn: een transformator, schakeleenheid, een filter en een besturingsblok.

We onderscheiden 2 types gelijkrichters:

  • Ongecontroleerde diodegelijkrichters
    Dit type gelijkrichter bevat diodes en converteert de wisselspanning van het net in een vaste gelijkspanning. Omdat diodes niet te besturen componenten zijn (die geen triggering vereisen), worden deze omvormers ook wel ongecontroleerde gelijkrichters genoemd omdat ze een vaste spanning produceren. De ingangsspanning kan enkelfasig of driefasig zijn.
  • Gecontroleerde gelijkrichters
    Dit type gelijkrichter bevat thyristors in plaats van diodes en converteert de wisselspanning van het net in een variabele gelijkspanning. Deze gelijkrichters worden ook wel fasegestuurde gelijkrichters genoemd. De werking is vergelijkbaar met de ongecontroleerde gelijkrichters, met het verschil dat de ongecontroleerde diodes zijn vervangen door thyristors zoals SCR's. In tegenstelling tot diodes kunnen thyristors worden bestuurd door ze op gewenste tijdstippen te triggeren om te variëren in uitgangsspanning.

Omvormers worden toegepast bij kranen, scheepsliften, jachten en schepen

DC naar AC omvormers – Inverters

DC naar AC omvormers zijn apparaten welke DC-ingangsspanning omzetten naar AC-uitgangsspanning. De uitgangsspanning van de omvormer kan een variabele of vaste wisselspanning met variabele of vaste frequentie zijn. Dit type omvormers kunnen zowel eenfasige- als driefasige omvormers zijn, afhankelijk van de voedingsspanning.

AC naar AC omvormers - Frequentieomvormers

AC naar AC omvormers worden hoofdzakelijk gebruikt voor het omvormen van de frequentie van de ingangsspanning/-stroom van de bron tot het gewenste niveau van de belasting. Sommige van deze omvormers kunnen naast de frequentieregeling ook de grootte van de spanning regelen. Deze worden dan voornamelijk gebruikt voor het aanpassen van de snelheid van AC-aandrijvingen en ook voor inductieverwarming. Een transformator is een goed voorbeeld van een AC naar AC omvormer. De ingangsspanning is AC, de uitgangsspanning is AC, alleen de hoogte van de spanning kan variëren tussen ingang en uitgang. Daarnaast zorgt een transformator door zijn natuurlijke eigenschappen in de meeste gevallen voor een galvanische scheiding (ingang en uitgang zijn elektrisch niet rechtstreeks met elkaar verbonden).
We onderscheiden twee types AC / AC-omvormers:

  • Cycloconverters
    Cycloconverters worden gebruikt om de frequentie van een voeding om te vormen naar een gewenste belastingsfrequentie. Deze omvormers worden voornamelijk gebruikt in toepassingen met hoog vermogen tot tientallen megawatt voor frequentiereductie. Enkele van de toepassingen van een cycloconverter zijn hoogvermogen AC-aandrijvingen, voortstuwingssystemen, hoogfrequente inductieverwarming en synchrone motoren in scheepvaart.
  • Matrix Converters
    Matrix converters hebben een groot aantal frequentie omzettingsmogelijkheden. Ze zijn gebouwd met behulp van volledig gestuurde statische apparaten, meestal met bi-directionele schakelaars. Met het gebruik van deze schakelaars in driefasige matrix converters, kan elke fase van de belasting worden aangesloten op elke fase van de ingangsbron.

DC naar DC omvormers - Scheidingsomvormers

DC naar DC omvormers zijn apparaten welke een DC-ingangsspanningsniveau omzetten naar een gewenst DC-uitgangsspanningsniveau. Dit type omvormers bestaat uit vermogenselektronica zoals thyristors die zodanig zijn aangesloten dat ze de vereiste gelijkspanning aan de belasting leveren.

In veel industriële toepassingen is een DC-DC omvormer vereist om een DC-bron met vaste spanning om te zetten in een DC-bron met variabele spanning. Denk hierbij aan scheepsliften, vorkheftrucks, metro’s, besturing in grote DC-motoren en tractiemotorbesturing in elektrische auto’s.

HyTEPS expertise en hoogkwalitatieve producten

Graag bieden wij u ondersteuning bij het dimensioneren van het juiste type en de juiste grootte omvormer. Wij hebben de kennis en ervaring om tot de best passende oplossing te komen. Daarnaast werken wij samen met meerdere leveranciers die de hoogwaardige en kwalitatieve producten vervaardigen waar wij volledig achter staan. Kennis, kwaliteit en service. Dat is waar wij voor gaan.

Ask an Power Quality Expert