Unsere Technik verständlich erklärt.
Der Frequenzumrichter ermöglicht zudem den sanften Hoch- und Auslauf des Motors. Beim Frequenzumrichter handelt es sich also um eine Steuerung für einen Antrieb mit variabel einstellbarer Frequenz, die die Regulierung der Maschine (z. B. der Motordrehzahl) über Parameter wie z. B. die Frequenz reguliert. Auf diese Art lassen sich in der Industrie sehr präzise Motoren und elektrische Maschinen steuern. Das ist vor allem dann wichtig, wenn die industriellen Prozessanforderungen genau eingehalten werden müssen.
Eine genaue Drehzahlregelung hilft auch, im Betrieb Energie zu sparen, da die betriebenen Maschinen effizienter arbeiten. Dabei ist es aus Sicht der industriellen Anforderungen vor allem wichtig, dass der Frequenzumrichter zuverlässig arbeitet und robust ist. Viele Prozesse in der Industrie, in der Fertigung oder auch in einzelnen Unternehmen sind auf eine präzise einstellbare Parametrierung einer elektrischen Maschine angewiesen. Mit dem Frequenzumrichter lassen sich genau diese Parameter exakt nach den jeweiligen Prozessanforderungen einstellen und programmieren.
Die Einstellungsmöglichkeiten sind dabei vielseitig und reichen von der Einstellung von Drehzahlen, über Sicherheitsfunktionen bis hin zu Überwachung der Anlage.
Der prinzipielle Aufbau eines Frequenzumrichters besteht aus einem Gleichrichter, der meistens einen Zwischenkreis (es gibt auch Modelle ohne Zwischenkreis) speist, einem Wechselrichter, einer Regelelektronik und einem Steuerkreis. Die Aufgaben des Gleichrichters sind die Stabilisierung und Glättung des nachgeschalteten Zwischenkreises.
Im Zwischenkreis ist ein Kondensator verbaut, der zur „Glättung“ der Spannung dient. Am Zwischenkreis können gleichzeitig mehrere Wechselrichter verbaut werden. Die Gleichrichtung ist wichtig, um die eingehende Wechselspannung aus dem Stromnetz ohne Störungen (z. B. in der Amplitude) nutzen zu können. Im Gleichrichter ist dazu z. B. eine Brückenschaltung verbaut.
Anschließend folgt ein Zwischenkreis mit Puffer, der durch den sogenannten „Pufferkondensator“ geglättet wird. Je nach Aufbau befindet sich hier manchmal auch eine Spule, um besonders intensive Schwankungen im Strom drosseln zu können. Durch die Wechselrichtschaltung wird die geglättete Spannung des Zwischenkreises in eine Dreiphasen-Wechselspannung umgewandelt.
Die Aufgaben und die Funktion eines Frequenzumrichters sind je nach Modell, beispielsweise beim „Frequenzumrichter 400v“ oder „Frequenzumrichter 230v“ vielfältig und unterscheiden sich z. B. nach der Eingangsspannung oder beispielsweise nach der Verschaltung.
Als grundlegende Aufgabe dient der Frequenzumrichter in der Industrie zur Einsparung von Energie durch die Verbesserung der Effizienz von technischen Systemen. Des Weiteren dient er für die Anpassung von Stellgrößen wie der Drehzahl an bestimmte Prozessanforderungen oder auch die Anpassung und Regulierung der Leistung bzw. des Drehmoments eines Antriebes nach den Vorgaben der Prozessanforderungen.
Der Frequenzumrichter trägt zu einer Verbesserung des Arbeitsumfelds bei, da er durch ein generell niedrigeres Geräuschniveau (verglichen mit anderen technischen Systemen) bei Lüftern oder Pumpen zurechtkommt. Außerdem tragen Frequenzumrichter 400v bzw. Frequenzumrichter 230v dazu bei, die Lebensdauer von Maschinen aufgrund der Reduzierung der mechanischen Belastung zu verlängern (z.B durch den sanften Hoch- Auslauf des Motors).
Die Drehzahlregelung an Drehstrommotoren oder eines Motors in der Antriebstechnik kann durch einen Frequenzumrichter präzise und einfach unter Umwandlung elektrischer Größen wie der Frequenzen oder der Wechselspannung stufenlos reguliert werden. Dadurch lassen sich Frequenzumrichter nahezu nahtlos in jeden bestehenden Prozess, bei dem Spitzenlasten reduziert oder Drehzahlen präzise eingestellt werden müssen, integrieren. Durch die Reduzierung der Spitzenlast werden zudem teure Spitzenbedarfspreise vermieden, wodurch die erforderliche Größe des Motors verringert werden kann.
Wie bereits bekannt, wird ein Frequenzumrichter in der Regel einem Motor vorgeschaltet. Dadurch erzeugt er eine veränderbare Wechselspannung, die in Frequenz und Spannungshöhe unabhängig von der des Stromnetzes ist. Dadurch sind die Ausgangsfrequenz und die Ausgangsspannung regelbar.
Der Vorteil ist wie bereits erwähnt die stufenlose Regelung des Drehzahlbereiches. Der Drehzahlbereich kann von näherungsweise Null bis zur gewünschten Nenndrehzahl geregelt werden, während das Drehmoment des Motors unverändert bleibt. Ein Frequenzumrichter ermöglicht dabei auch einen direkten Wechsel der Drehrichtung des Motors, beispielsweise über einen Steuerbefehl. Die Drehrichtung wird bei Drehstrommaschinen über eine Änderung der Phasenfolge geändert.
Frequenzumrichter eignen sich hervorragend im Einsatzbereich von elektrischen Bahnen. Bei der Versorgung von 50 Hz-Bahnen aus dem Landesstromnetz gibt es bei der Verwendung von herkömmlichen Einphasen-Umspannern häufig Störungen, die mit Frequenzumwandlern vermieden werden können. Zudem spart der Einsatz eines Umrichters Energie ein. Die Investitionskosten haben sich bei genauer Betrachtung ebenfalls schnell amortisiert.
Die Pulsweitenmodulation ist eine Technik, bei der eine elektrische Größe wie die Spannung zwischen zwei definierten Werten wechselt. Dabei wird mit einer konstanten Frequenz ein sogenannter Rechteckimpuls moduliert, also eine Größe, die immer genau zwischen zwei Werten wechselt. Eingesetzt wird das Verfahren beispielsweise auch bei der Steuerung in der Energieumwandlung in einem technischen System.
Die PWM-Technik benötigt zur Wechselrichtung (Leistungselektronik) des Frequenzumrichters (bipolare) Transistoren (sogenannte „IGBT-Transistoren“), die durch stetiges Ein- und Ausschalten das korrekte Niveau der Spannung erzeugen. Die so entstehenden Impulse können in der Breite verändert werden, dadurch verändert die Pulsweitenmodulation die Ausgangsspannung und Frequenz. Das durch dieses Verfahren modulierte Signal hat immer eine feste Amplitude, wodurch die Modulation für sehr exakte Anwendungen geeignet ist.
Ein Stromquellenwechselrichter ist ein Stromrichter, der aus einer Gleichspannung eine Wechselspannung herstellt. Er wird häufig auch nur als „Inverter“ bezeichnet.
Sobald ein Verbraucher, der an die erzeugte Wechselspannung angeschlossen wird, entsteht ein Wechselstrom aus dem Gleichstrom der Eingangsspannung. Das Gegenteil von einem Wechselrichter wäre ein Gleichrichter, der aus einer Wechselspannung am Eingang eine Gleichspannung macht.
Die Unterscheidung bei Wechselrichtern liegt bei fremd geführten und selbst geführten Wechselrichtern. Fremd geführte Wechselrichter sind dazu in der Lage, elektrische Energie in ein Wechselspannungsnetz einzuspeisen. Diese arbeiten nach der vom Stromnetz vorgegeben Phase, also netzsynchron. Sie passen sich der Netzspannung an. Diese Art der Wechselrichter (fremd geführt) kommen beispielsweise bei einer Fotovoltaik-Anlage zum Einsatz. Dort wird Gleichstrom erzeugt, der erst über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und anschließend in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden muss. Weitere Beispiele kommen bei der Bahn oder in der Windenergie vor.
Bei selbst geführten Wechselrichtern wird die Phase selbst bestimmt. Dies wirkt sich auf die Amplitude der damit erzeugten Wechselspannung aus. Diese Wechselrichter sind dafür geeignet, um Inselnetze aufzubauen. Zum Beispiel, wenn ein Ferienhaus kein Anschluss an das öffentliche Stromnetz vorhanden ist, kann ein Wechselrichter Wechselspannung mithilfe von z. B. Batterien herstellen. Diese kann dann im Haus beispielsweise für Elektrogeräte verwendet werden. Diese Art des Wechselrichters (selbst geführt) kommt auch bei batteriebetriebenen Notstromsystemen zum Einsatz.
Der U/f-Betrieb bei Frequenzumrichtern bezeichnet ein effizientes und einfaches Verfahren zur Steuerung mit Frequenzumrichtern von Drehstromantrieben oder Drehstrommaschinen. Zunächst wird dabei anhand der Leistungsdaten (z. B. 50 Hertz, 400 Volt Nennspannung) des zu steuernden Antriebes eine sogenannte Steuerkennlinie festgelegt. Dabei wird der Motor immer an einen bestimmten Nennbetriebspunkt gefahren, wenn die Frequenz im gleichen Verhältnis geändert wird. Beispielsweise wird bei der halben Frequenz auch nur die halbe Spannung auf den Motor gegeben.
BLEMO liefert als Hersteller von Frequenzumrichtern qualitativ hochwertige Frequenzumrichter, die auf die individuellen Anforderungen der Kunden zugeschnitten sind. Wir bieten beispielsweise 400v Frequenzumrichter und 230v Frequenzumrichter an. Jeder Umrichter wird im Werk kurz vor der Auslieferung auf Herz und Nieren geprüft. Die Experten von BLEMO konzentrieren sich dabei auf die Details der Antriebsoptimierung. Immer auf dem neuesten Stand der Technik zu sein und hochwertige Neuentwicklungen zeichnen BLEMO aus.
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Ein weiterer wichtiger Faktor für die Flexibilität ist die Möglichkeit, dass Sie Ihre Frequenzumrichter mit den üblichen Motortechnologien einsetzen können. Das ermöglicht große Einsparungen in Bezug auf die vorgehaltenen Ersatzteile, vor allem bei Reparaturen oder Nachrüstungen. BLEMO – Qualität aus einer Hand, die sich vor allem durch hochwertige Produkte und einen hervorragenden Kundenservice auszeichnet.
Es gibt keinen. All diese Namen bezeichnen dasselbe Gerät.
Ihr persönlicher Ansprechpartner
B.Eng. Marc Scherer
