Anbieter von energiesparenden Aufzugsanlagen weisen darauf hin, dass Frequenzumrichter heutzutage in verschiedenen Branchen wie der Klimatechnik, der Aufzugstechnik und der Schwerindustrie weit verbreitet sind. Im Folgenden erläutern wir die Grundlagen der Verwendung von Frequenzumrichtern in Aufzügen:
1. Was ist ein Frequenzumrichter?
Ein Frequenzumrichter ist ein Gerät zur Steuerung elektrischer Energiequellen, das die Ein-/Ausschaltfunktion von Leistungshalbleiterbauelementen nutzt, um Netzfrequenzquellen in eine andere Frequenz umzuwandeln.
2. Worin bestehen die Unterschiede zwischen PWM und PAM?
PWM ist die englische Abkürzung für Pulsweitenmodulation (Pulse Width Modulation). Dabei wird die Impulsbreite einer Impulsfolge nach einem bestimmten Muster verändert, um das Ausgangssignal und die Wellenform anzupassen. PAM steht für Pulsamplitudenmodulation (Pulsamplitudenmodulation). Hierbei handelt es sich um ein Modulationsverfahren, bei dem die Impulsamplitude einer Impulsfolge nach einer bestimmten Regel verändert wird, um den Ausgangswert und die Wellenform anzupassen.
3. Worin besteht der Unterschied zwischen Spannungs- und Stromtyp?
Der Hauptstromkreis eines Frequenzumrichters lässt sich grob in zwei Kategorien unterteilen: Der Spannungsumrichter wandelt den Gleichstrom der Spannungsquelle in Wechselstrom um, wobei die Filterung des Gleichstromkreises durch einen Kondensator erfolgt; der Stromumrichter wandelt den Gleichstrom einer Stromquelle in Wechselstrom um und verfügt über einen Gleichstromfilter und eine Induktivität.
4. Warum ändern sich Spannung und Stromstärke eines Frequenzumrichters proportional?
The torque of an asynchronous motor is generated by the interaction between the magnetic flux of the motor and the current flowing through the rotor. At the rated frequency, if the voltage is constant and only the frequency is reduced, the magnetic flux will be too large, the magnetic circuit will saturate, and in severe cases, the motor will be burned out. Therefore, the frequency and voltage should be changed proportionally, that is, while changing the frequency, the output voltage of the frequency converter should be controlled to maintain a certain magnetic flux of the motor and avoid the occurrence of weak magnetism and magnetic saturation phenomena. This control method is commonly used for energy-saving frequency converters in fans and pumps.
5. When the electric motor is driven by a power frequency source, the current increases when the voltage drops; For frequency converter drive, if the voltage also decreases when the frequency decreases, does the current increase?
When the frequency decreases (at low speed), if the same power is output, the current increases, but under the condition of constant torque, the current remains almost unchanged.
6. What are the starting current and starting torque of the motor when using a frequency converter for operation?
Using a frequency converter for operation, the frequency and voltage increase correspondingly with the acceleration of the motor, and the starting current is limited to below 150% of the rated current (125%~200% depending on the model). When starting directly with a mains power supply, the starting current is 6-7 times, resulting in mechanical and electrical shocks. Using a frequency converter drive can smoothly start (with longer starting time). The starting current is 1.2~1.5 times the rated current, and the starting torque is 70%~120% of the rated torque; For frequency converters with automatic torque enhancement function, the starting torque is above 100% and can start with full load.
7. What does V/f mode mean?
When the frequency decreases, the voltage V also decreases proportionally, as explained in answer 4. The proportional relationship between V and f is predetermined taking into account the characteristics of the motor, and usually there are several characteristics stored in the storage device (ROM) of the controller, which can be selected using switches or dials.
8. How does the torque of the motor change when V and f are proportionally changed?
When the frequency decreases and the voltage decreases proportionally, the decrease in AC impedance while the DC resistance remains unchanged will result in a tendency to reduce the ground torque generated at low speeds. Therefore, given V/f at low frequencies, it is necessary to increase the output voltage slightly in order to obtain a certain starting torque. This compensation is called enhanced starting. Various methods can be used to achieve this, including automatic operation, selecting V/f mode, or adjusting potentiometer.
9. Gibt es keine Ausgangsleistung unterhalb von 6 Hz, da im Handbuch ein Drehzahlbereich von 60~6 Hz angegeben ist, was einem Übersetzungsverhältnis von 10:1 entspricht?
Die Leistung kann auch unterhalb von 6 Hz abgegeben werden, jedoch liegt die minimale Betriebsfrequenz aufgrund des Temperaturanstiegs und des Anlaufdrehmoments des Motors bei etwa 6 Hz. Bei dieser Frequenz kann der Motor sein Nenndrehmoment abgeben, ohne dass es zu nennenswerten Überhitzungsproblemen kommt. Die tatsächliche Ausgangsfrequenz (Anlauffrequenz) des Frequenzumrichters variiert je nach Modell zwischen 0,5 und 3 Hz.
10. Ist es möglich, für allgemeine Motorkombinationen oberhalb von 60 Hz ein konstantes Drehmoment zu fordern?
Normalerweise ist dies nicht möglich. Bei konstanter Spannung oberhalb von 60 Hz (und es gibt auch Betriebsarten oberhalb von 50 Hz) handelt es sich im Allgemeinen um eine Kennlinie mit konstanter Leistung. Wird bei hohen Drehzahlen das gleiche Drehmoment benötigt, muss auf die Auswahl der Motor- und Umrichterleistung geachtet werden.
11. Was bedeutet „Open-Loop“?
Ein Drehzahlsensor (PS) ist am Motor angebracht, um die tatsächliche Drehzahl an das Steuergerät zurückzumelden. Dies wird als „geschlossener Regelkreis“ bezeichnet. Arbeitet der Motor ohne PS, spricht man von einem „offenen Regelkreis“. Universelle Frequenzumrichter arbeiten meist im offenen Regelkreis, einige Modelle bieten jedoch auch die Möglichkeit der PS-Rückmeldung.
12. Was ist zu tun, wenn die tatsächliche Geschwindigkeit von der vorgegebenen Geschwindigkeit abweicht?
Im offenen Regelkreis schwankt die Motordrehzahl unter Last innerhalb des Bereichs der Nennschlupfrate (1–5 %), selbst wenn der Frequenzumrichter eine vorgegebene Frequenz ausgibt. Für Anwendungen, die eine hohe Drehzahlregelungsgenauigkeit erfordern und bei denen auch Laständerungen ein Betrieb nahe einer vorgegebenen Drehzahl notwendig ist, kann ein Frequenzumrichter mit PG-Rückkopplungsfunktion (optional) eingesetzt werden.
13. Kann die Drehzahlgenauigkeit verbessert werden, wenn ein Motor mit PG zur Rückmeldung verwendet wird?
Der Frequenzumrichter mit PG-Rückkopplungsfunktion bietet eine höhere Genauigkeit. Die Drehzahlgenauigkeit hängt jedoch von der Präzision des PG selbst und der Auflösung der Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters ab.
14. Was versteht man unter Stall Prevention Function?
Ist die vorgegebene Beschleunigungszeit zu kurz und ändert sich die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters deutlich stärker als die Drehzahl (elektrische Kreisfrequenz), schaltet der Frequenzumrichter aufgrund von Überstrom ab und stoppt den Motor. Dies wird als Stillstand bezeichnet. Um ein Weiterlaufen des Motors aufgrund eines Stillstands zu verhindern, muss die Stromstärke für die Frequenzregelung erfasst werden. Ist der Beschleunigungsstrom zu hoch, muss die Beschleunigungsrate entsprechend reduziert werden. Dasselbe gilt für die Verzögerung. Die Kombination beider Vorgänge bildet die Stillstandsfunktion.
15. Welche Bedeutung haben Modelle mit separat vorgegebener Beschleunigungszeit und Verzögerungszeit sowie Modelle mit gemeinsam vorgegebener Beschleunigungs- und Verzögerungszeit?
Beschleunigung und Verzögerung können für verschiedene Maschinentypen separat angegeben werden. Dies eignet sich für Situationen mit kurzer Beschleunigung, langsamer Verzögerung oder wenn bei kleinen Werkzeugmaschinen strenge Produktionszykluszeiten erforderlich sind. Bei Anwendungen wie dem Lüfterantrieb sind Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten jedoch relativ lang, sodass sie gemeinsam angegeben werden können.
16. Was ist regeneratives Bremsen?
Wird die Ansteuerfrequenz während des Betriebs des Elektromotors reduziert, wird dieser zu einem Asynchrongenerator und arbeitet als Bremse; dies wird als regenerative (elektrische) Bremsung bezeichnet.
17. Was ist Energierückkopplung in Aufzügen?
Der im Aufzug vorhandene, ungenutzte Gleichstrom wird in nutzbaren und effizienten Wechselstrom umgewandelt. Dieser Wechselstrom wird gleichzeitig in das lokale Netzwerk um den Aufzug zur Wiederverwendung zurückgespeist.