Ein Spezialanbieter von Frequenzumrichtern erinnert Sie daran: Warum sollte man einen Frequenzumrichter verwenden, wenn man den serienmäßigen Motor einer Anlage durch einen Frequenzumrichtermotor ersetzt? Welche Veränderungen bringt die Stromversorgung durch Frequenzumrichter für Motoranwendungen mit sich? Im Folgenden finden Sie eine kurze Erläuterung zu Frequenzumrichtern für Motoren und eine Analyse der grundlegenden Veränderungen, die Frequenzumrichter in Motoranwendungen bewirkt haben.
Übersicht über Frequenzumrichter für Motoren
Es gibt im Wesentlichen drei Arten von Frequenzumrichtern für Motoren.
Gewöhnlicher Funktionstyp
Die grundlegende Drehzahlregelungsfunktion der Frequenzumwandlung kann für allgemeine Anwendungen mit geringen Anforderungen an die Genauigkeit der Drehzahlregelung und die Drehmomentregelungsleistung erfüllt werden.
Hochfunktionaler Typ
Die Drehzahlregelung mit variabler Frequenz (V/F) und Drehmomentregelungsfunktion wird häufig bei konstanten Drehmomentlasten in Aufzügen eingesetzt.
Vektorregelung oder Direktmomentregelung
Hochleistungsanwendungen wie Stahlwalzen und Papierherstellung, die eine hohe Dynamik erfordern, müssen Vektor-Frequenzumrichter einsetzen.
Anwendung des Frequenzumrichters
In Zeiten, als die Frequenzumrichtertechnologie noch nicht ausgereift war, wurden Hochleistungsanwendungen wie Ventilatoren und Wasserpumpen hauptsächlich mit dreiphasigen Asynchronmotoren mit variabler Polzahl und mehreren Drehzahlen ausgestattet. Aufgrund der stufenweisen Drehzahlregelung war jedoch weder eine gleichmäßige Drehzahlregelung über einen weiten Bereich noch eine Leistungsoptimierung möglich. Heutzutage sind Frequenzumrichter weit verbreitet, und speziell für Lasten wie Ventilatoren und Pumpen entwickelte Frequenzumrichtermotoren können durch Designoptimierung über den gesamten Drehzahlbereich hinweg hohe elektrische Leistungskennwerte wie Wirkungsgrad und Leistungsfaktor aufrechterhalten.
Dreistufige Last- oder Leistungsregelung für Lüfter, Pumpen usw.
Herkömmliche Einstellmethoden. Durch die Anpassung der Öffnung der Einlass- oder Auslassblende und des Ventils zur Regulierung der Luft- und Wasserzufuhr ist der Leistungsbedarf hoch und es wird eine große Menge Energie im Abfangprozess der Blende und des Ventils verbraucht.
Drehstrom-Asynchronmotor mit variabler Polzahl und Drehzahlregelung. Im Volllastbetrieb läuft der Motor mit hoher Drehzahl. Bei Bedarf an Anpassung der Luft- oder Wasserzufuhr schaltet er auf mittlere oder niedrige Drehzahl um, wodurch die Leistungsaufnahme deutlich reduziert und erhebliche Energieeinsparungen erzielt werden.
Drehzahlregelung mit variabler Frequenz für Drehstrom-Asynchronmotoren mit stufenloser Drehzahlregelung. Bei Verwendung der Drehzahlregelung mit variabler Frequenz kann bei reduziertem Fördervolumenbedarf die Pumpen- oder Lüfterdrehzahl entsprechend angepasst werden. Der speziell für diese Anwendung entwickelte Frequenzumrichtermotor zeichnet sich in der Regel durch optimierte Leistungskennzahlen über einen weiten Drehzahlbereich und ein konstant hohes Verhältnis von Fördervolumen zu Energieverbrauch aus.
Anwendung für Sanftanlauf und Synchronfrequenzumwandlung mit Permanentmagneten
Asynchronmotoren werden von Frequenzumrichtern angetrieben, die nicht nur eine stufenlose Drehzahlregelung ermöglichen, sondern auch den Anlaufstrom des Motors auf weniger als das Doppelte des Nennstroms begrenzen. Das Anlaufdrehmoment kann dabei etwa das Doppelte des Nenndrehmoments erreichen. Daher treten bei dreiphasigen Asynchronmotoren, die von Frequenzumrichtern angetrieben werden, keine Anlaufprobleme auf, und ein hochleistungsfähiger Sanftanlauf ist eine ihrer charakteristischen Eigenschaften.
Hochleistungsfähige Permanentmagnet-Synchronmotoren, wie sie beispielsweise in Elektrofahrzeugen und Schiffsantrieben zum Einsatz kommen, werden von Frequenzumrichtern angetrieben. In solchen Anwendungen dienen die Frequenzumrichter typischerweise als hochintegrierte, spezialisierte Antriebsmodule, die zusammen mit dem Motorgehäuse zu einem Permanentmagnet-Synchronmotorsystem gefertigt werden.
Frequenzumrichter haben die Anwendungsbereiche von Motoren erweitert und viele Konstruktionsgrenzen überschritten, beispielsweise bei langsam laufenden Windkraftanlagen mit Direktantrieb (Drehzahlen von wenigen Dutzend oder Hunderten von Umdrehungen), schnell laufenden Spindeln mit Direktantrieb (Drehzahlen von Zehntausenden von Umdrehungen) und Spezialmotoren für Automobilantriebe. Mit der Erweiterung der Anwendungsbereiche und der kontinuierlichen Verbesserung der Anforderungen werden sich Frequenzumrichter für Motoren zwangsläufig in Richtung multidimensionaler Entwicklungen wie leistungsstarker Universalumrichter, spezialisierter elektromechanischer Integration und intelligenter, fortschrittlicher Anwendungen weiterentwickeln. Dies fördert die kontinuierliche Innovation und Weiterentwicklung von Motorkonstruktionskonzepten und der Motorenfertigung.