Was ist ein Frequenzumrichter?
Frequenzumrichter
Ein Frequenzumrichter, auch Wechselrichter oder Drehzahlregelsystem genannt, wandelt eine Wechselstrom-Sinuswelle mit fester Frequenz in einen Ausgang mit variierender Amplitude und Frequenz um. Es dient zur Drehzahlregelung eines Wechselstrommotors und ermöglicht so den Einsatz kleinerer und leichterer Induktionsmotoren mit geringerem Energieverbrauch. Ein Frequenzumrichter wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, unter anderem in Pumpen und Klimaanlagen.
Frequenzumrichter wandeln die eingehende elektrische Energie mithilfe eines Gleichrichterabschnitts in Gleichstrom und dann wieder in Wechselstrom um. Sie sind so effizient wie möglich konzipiert und verfügen über eine hohe Schaltfrequenz, die zur Reduzierung der Komponentengröße beiträgt. Frequenzumrichter sind deutlich günstiger als rotierende Umrichter, die im Aufbau Drehstromgeneratoren ähneln. Der Rotationswandler wandelt eingehende elektrische Energie in mechanische Rotation in einem Motor um und wandelt die Rotationsenergie dann wieder in elektrische Leistung um. Ein Rotationskonverter enthält viel mehr bewegliche Teile und Hardware, was ihn teuer macht.
Es gibt zwei Haupttypen von Frequenzumrichtern: statische und rotierende. Statische Frequenzumrichter wandeln den eingehenden Wechselstrom in Gleichstrom und dann über eine Gleichrichterstufe wieder in eine entsprechende Wechselstromfrequenz (AC) und Spannung um. Diese werden typischerweise in Anwendungen eingesetzt, bei denen geringe Geräuschentwicklung, Kompaktheit und Genauigkeit erforderlich sind.
Was ist ein Frequenzumrichter?
Rotierende Frequenzumrichter hingegen nehmen den eingehenden Wechselstrom auf und wandeln ihn mithilfe eines Induktionsmotors in mechanische Rotation um. Sie werden häufig in Industrieantrieben zur Drehzahlregelung von Motoren eingesetzt. Diese Systeme können so konfiguriert werden, dass sie einen manuellen Betrieb über eine Tastatur oder Sensoreingänge ermöglichen, oder sie können so programmiert werden, dass sie je nach Last im automatischen Modus arbeiten.
Neben der Möglichkeit, die Motorgeschwindigkeit zu variieren, kann ein Frequenzumrichter auch für die Steuerung anderer Systemparameter konfiguriert werden. Das System kann beispielsweise so programmiert werden, dass es Temperatur, Druck oder Durchfluss in Flüssigkeitssystemen reguliert, indem es die Motorgeschwindigkeit anpasst und/oder die Ventile steuert, die sich öffnen und schließen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit von Drosselventilen und Dämpfern, wodurch die mit diesen Geräten verbundenen Wartungskosten entfallen. Es kann sogar dazu beitragen, Probleme wie Wasserschläge zu beseitigen, indem es die Hochlaufgeschwindigkeit von Flüssigkeitssystemen steuert.
Der gebräuchlichste Typ von Frequenzumrichtern ist die Rotationsversion, die in Verbindung mit einem Wechselstromantrieb zur Steuerung der Drehzahl von Induktionsmotoren verwendet wird. Sie sind in zahlreichen Größen erhältlich und können seitlich oder unten am Motor montiert werden. Sie können entweder mit ein- oder dreiphasigem Wechselstrom betrieben werden und können bis zu 6000 Volt zwischen den Phasen verarbeiten. Die meisten dieser Einheiten bestehen aus Aluminiumguss und können durch ein natürliches Konvektionssystem gekühlt werden. Sie können auch mit einer tropfsicheren Abdeckung ausgestattet werden, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit in die interne Elektronik eindringt. Im Gegensatz zu den meisten Induktionsmotoren werden sie nicht durch Überspannung beschädigt. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass diese Geräte sorgfältig konstruiert und gewartet werden müssen, um eine Überhitzung zu vermeiden.