Helsingin metron M100-junien invertterien eli taajuusmuuttajien tarkasta toiminnasta (pulssikuviot jne.) löytyy hieman heikosti tietoa netistä. YouTubessa on kuitenkin induktorinauhoite josta ne voidaan päätellä. Päättelyn helpottamiseksi Archive.orgista löytyy Strömbergin vanhaa koulutusmateriaalia SAMI-taajuusmuuttajista joita M100-junissa käytetään.
Koulutusmateriaalin perusteella selviää helposti joitakin hyödyllisiä tietoja, mutta ei aivan kaikkea. materiaali ei valitettavasti käsittele juuri kyseisiä metrossa käytettyjä taajuusmuuttajia jotka mitä ilmeisimmin eroavat "tavallisesta" Strömberg SAMI:sta jonkin verran.
Invertterin tuottama vaihtovirta on puhdasta kanttiaaltoa johon leikataan tasaisin välein lovia jännitteen säätämisen mahdollistamiseksi. Kanttiaallon leveys on 2/3 puolikkaasta moottorin kierroksesta, eli kokonaisesta kierroksesta 1/3 on positiivisella jännitteellä, 1/3 on negatiivisella jännitteellä ja viimeinen kolmannes jaetaan puoliksi jännitteellisten osien väliin.
Tältä näyttävät invertterin kolme lähtökanavaa sekä niistä muodostuvat kanttiaaltomaiset jännitteet 1 pulssin tilassa jota käytetään junan ollessa täydessä vauhdissa ja moottorin nopeuden yli 62 Hz (tai jarruttaessa yli 70 Hz):
Moottorin nopeuden hidastuessa jännitettä on alennettava jotta virta ei kasvaisi liian suureksi. Taajuusmuuttajalla on käytössään kuitenkin vain yksi jännitetaso, joten alempi jännite luodaan pätkimällä.
Toisin kuin useimmat nykyaikaiset invertterit, SAMI ei yritä hyödyntää pätkimistä muovaillakseen kanttiaaltomaista lähtöjännitettä siniaaltomaisemmaksi. Vähäisillä pulssiluvuilla se kuitenkin sattumalta onnistuu siinä, koska reunimmaiset pulssit jäävät muita kapeammiksi kuten tässä kolmen pulssin tilaa esittävässä kaaviossa näkyy.
Nopeuden hidastuessa taajuusmuuttaja kasvattaa jännitteensäätölovien määrää. näistä lovista aiheutuu M100-junalle ominainen vonkuva ääni. Vonkunan taajuus muuttuu moottorin kierrosluvun mukana. Pulssikuviot joissa on enemmän lovia aiheuttavat korkeamman äänen minkä vuoksi vonkunan taajuus vaihtuu askeleittain junan kiihdyttäessä tai jarruttaessa ja lovien määrän muuttuessa.
Jännitettä voidaan säätää portaattomasti muuttamalla pulssien leveyksiä. Alla näkyvää 15 pulssin tilaa käytetään hitaammilla ajonopeuksilla ja siksi jännitteensäätölovet ovat jo selvästi leveämpiä kuin niiden väliin jäävä tila. M100:n invertteri vaikuttaa säätävän jännitettä taajuuden mukaan niin, että kiihdyttäessä jokaista lähtötaajuuden hertsiä kohden jännitettä nostetaan noin 1,6 prosenttiyksikköä (kenties tarkalleen 1/62?) ja jarruttaessa noin 1,3 prosenttiyksikköä. Useiden lähteiden mukaan jarruttaessa invertterin sisäinen DC-jännite nousee noin 950 volttiin tavallisen 750 voltin sijaan jolloin saman taajuus-jännite-suhteen säilyttämiseksi tarkka luku olisi noin 1/78.53, tarkalleen 15/1178. On myös mahdollista, että invertteri mittaa sisäistä DC-jännitettään ja kompensoi ali- tai ylijännitettä leventämällä tai kaventamalla omia jännitepulssejaan automaattisesti, jolloin jarrutuksen jännitekerrointa ei olisi suoraan ohjelmoitu invertteriin vaan jännitteen noustessa jarruttaessa kertoimen muuttuminen on vain seurausta invertterin automaattisesta kompensaatiosta.
Junan nopeuden hidastuessa ja pulssimäärän kasvaessa entisestään invertteri siirtää jännitteensäätölovet viereisille kanaville limittäin. Tästä seuraa lähtöjännitteen pulssien välin leveneminen jonka vuoksi tämä 23 pulssin kuvio kuulostaa matalammalta kuin edellinen 15-pulssinen. Aiemmin reunoilla olleet puolikkaat pulssit siirtyvät hieman keskemmälle ja tuovat mukanaan myös puolikkaan jännitteensäätöloven jonka vuoksi pulssien välit eivät ole tasaiset.
Pulssikuvioiden vaihtotaajuudet vaikuttavat olevan parillisia kokonaislukuja. Vaihtopisteet ovat myös kiihdyttäessä ja jarruttaessa eri taajuuksilla.
Invertterin minimitaajuus on ~0,86 Hz (tarkka arvo on mahdollisesti 54*2/126) Junan lähtiessä liikkeelle tai pysähtyessä invertteri tuottaa hetkellisesti tätä taajuutta.
Pulssikuvion vaihto voi tapahtua ainoastaan moottorin kuudesosakierroksen välein, eli tällä sivulla näkyvissä kaavioissa olevien mustien ja valkoisten osien rajalla.
Kaikki pulssikuviot:
| Pulssikuvio | Taajuusalue kiihdyttäessä | Taajuusalue jarruttaessa |
|---|---|---|
| 43 pulssia, leveät pulssit | 0,86-4 Hz | 0,86-2 Hz |
| 31 pulssia, leveät pulssit | 4-8 Hz | 2-6 Hz |
| 23 pulssia, leveät pulssit | 8-14 Hz | 6-14 Hz |
| 15 pulssia | 14-20 Hz | 14-20 Hz |
| 11 pulssia | 20-30 Hz | 20-30 Hz |
| 9 pulssia | 30-36 Hz | 30-38 Hz |
| 7 pulssia | 36-46 Hz | 38-50 Hz |
| 5 pulssia | 46-56 Hz | 50-62 Hz |
| 3 pulssia | 56-62 Hz | 62-70 Hz |
| 1 pulssi | >62 Hz | >70 Hz |