Taajuusmuuttaja

Taajuusmuuttaja (taajuudenmuuttaja, invertteri, moottorivaihtosuuntaaja, taajuudenmuutin) on sähkölaite, joka kytketään kahden erillisen sähköverkon välille. Sähköverkkojen jännitteen taajuus ja amplitudi voivat poiketa toisistaan. Yleisin käyttökohde on kytkeä taajuusmuuttaja vaihtosähkömoottorin tai -generaattorin ja valtakunnallisen sähköverkon väliin. Tällöin taajuusmuuttaja on osa moottori- tai generaattorikäyttöä, missä se vastaa moottorin tai generaattorin ohjauksesta. Sähkömoottorikäyttö käsittää sähköverkon, sähkömoottorin sekä tarvittavan ohjauslaitteiston.
Moottorikäytössä taajuusmuuttajaa käyttämällä vaihtosähkömoottori saadaan pyörimään prosessin tarpeen mukaisella nopeudella, jolloin moottorilla suoritettava prosessi tehostuu ja virrankulutus vähenee usein huomattavasti. Jos vaihtosähkömoottori kytketään suoraan sähköverkkoon, moottori pyörii verkon taajuuden määräämällä nopeudella. Jos taajuusmuuttajaa ei käytetä, prosessin säädössä on käytettävä muita apukeinoja, esimerkiksi vaihteistoja tai puhallin- ja pumppukäytöissä kuristimia. Taajuusmuuttajan avulla päästään portaattomaan säätöön moottorille syötettävää taajuutta muuttamalla.
Yhtenä suurimpana etuna taajuusmuuttajan käytössä on energian säästö kun moottoria käytetään aina prosessin tarpeen mukaisella nopeudella. Energian säästö on erityisesti huomattava pumppu- ja puhallinkäytössä, joissa energian tarve pienenee suhteessa nopeuden kolmanteen potenssiin. Taajuusmuuttajalla aikaansaatu säästö on merkittävää myös tilanteissa, joissa kanavassa virtaavan nesteen tai kaasun virtausta muuten säädeltäisiin kuristamalla. Monissa pumpuissa säästöt ovat yli 50 % ja tämä merkitsee suurilla pumppaustehoilla myös suurta rahasäästöä. Taajuusmuuttajien käyttö lisääntyykin voimakkaasti juuri tästä syystä. Taajuusmuuttajan lisäetuina saavutetaan sähköverkon ja käyttölaitteistojen rasitusten pieneneminen (esimerkiksi kiihdytys- ja hidastustilanteet).
Taajuusmuuttajia voidaan käyttää monissa teollisuuden sovelluksissa, joissa on käytössä vaihtosähkömoottoreita. Tyypillisimpiä sovelluksia ovat pumppu- ja puhallinkäytöt, hissit, kuljettimet, paperikoneiden voimansiirrot sekä yleisesti kaikki vaihtosähköpohjaiseen voimansiirtoon perustuvat laitteistot kuten esimerkiksi modernit sähköveturit, laivojen potkurikäytöt,sähköautot ja hybridiautot sekä tuulivoimalat.
Taajuusmuuttajien tehoalue ulottuu pienjännitteellä (400-690 V) muutamista wateista aina useisiin megawatteihin.

Historiaa

Taajuusmuuttajan käytössä kulkuneuvojen oikosulkumoottorien ohjaukseen on suomalaisella Oy Strömberg Ab:llä merkittävä osuus. 1970-luvun alussa Strömberg käynnisti vuosia kestäneen tutkimusohjelman, jota johti DI Martti Harmoinen ja joka tähtäsi vaihtovirtamoottorin taajuusmuuttajan kehittämiseen. Yksi tutkimusohjelman onnistumisen kannalta keskeisistä valinnoista oli päätös käyttää pulssinleveystekniikkaa moottoriin kierrosnopeuden säätöön. Vuonna 1982 käyttöön otettu Helsingin metro oli maailman ensimmäinen taajuusmuuttajatekniikkaa ja oikosulkumoottoreita käyttävä suuren mittakaavan kulkuneuvosovellus maailmassa.                     
Strömbergin kehittämä taajuusmuuttajateknologia siirtyi yrityskaupan myötä 1987 ruotsalaiselle ASEA:lle ja edelleen vuonna 1988 tapahtuneen ASEA:n ja Brown, Boveri & Cie.:n fuusion myötä syntyneelle ABB:lle. ABB:n taajuusmuuttajavalmistus sijaitsee edelleen Suomessa.

Valmistajat

Tunnettuja taajuusmuuttajavalmistajia ovat muun muassa ABB, Delta, Siemens, Danfoss, Mitsubishi, Yaskawa sekä Omron. Suomessa toimi myös vuoteen 2015 asti Vacon Oyj (Vaasa Control), jonka liiketoiminnan Danfoss osti.
Suomessa toimii kaksi maailmanlaajuisesti merkittävää taajuusmuuttajavalmistajaa, ABB ja Vacon. Kansainvälisen monialakonsernin ABB:n taajuusmuuttajavalmistusta on Helsingissä Pitäjänmäellä. Lisäksi Vaasassa pääkonttoriaan pitävä Vacon on viime vuosina voimakkaasti kasvanut suomalaisvalmistaja. Vaconilla on taajuusmuuttajavalmistusta Suomen lisäksi Kiinassa, USA:ssa ja Italiassa.