Spezielle Anbieter von Frequenzumrichtern weisen darauf hin, dass mit der rasanten Entwicklung der industriellen Automatisierung auch die Anwendung von Frequenzumrichtern für die Frequenzumwandlung und deren Inbetriebnahme deutlich zugenommen hat. Frequenzumrichter spielen eine wichtige Rolle bei der Drehzahlregelung mit variabler Frequenz und der Energieeinsparung. Ihre Hauptfunktion besteht darin, die Leistungselektronik von Wechselstrommotoren durch Änderung der Betriebsfrequenz zu steuern. Ihre Vorteile liegen nicht nur in der Steigerung der Produktionsleistung von Unternehmen, sondern auch in ihrem wichtigen Beitrag zur Energieeinsparung. Doch wie wählt man den passenden Frequenzumrichter aus? Heute stellt Ihnen der Hersteller von Frequenzumrichtern die Auswahlkriterien vor.
Welche Aspekte sollten bei der Auswahl eines Frequenzumrichters berücksichtigt werden?
Wählen Sie den Frequenzumrichtertyp und bestimmen Sie die am besten geeignete Regelungsmethode anhand der Art der Produktionsmaschinen, des Drehzahlbereichs, der statischen Drehzahlgenauigkeit und der Anforderungen an das Anlaufdrehmoment. Die Eignung bezieht sich auf einfache Bedienbarkeit und Wirtschaftlichkeit, um die grundlegenden Bedingungen und Anforderungen von Technologie und Produktion zu erfüllen.
Wie bestimmt und wählt man den passenden Frequenzumrichter aus?
1. Der Motor und der Frequenzumrichter, die selbst gesteuert werden müssen
Die Polzahl des Motors. Generell wird empfohlen, die Polzahl eines Motors auf maximal 4 zu beschränken. Andernfalls muss die Leistung des Frequenzumrichters entsprechend erhöht werden. Drehmomentkennlinie, kritisches Drehmoment, Beschleunigungsdrehmoment. Bei gleicher Motorleistung kann die Leistung des Frequenzumrichters im Vergleich zum Betrieb mit hohem Überlastdrehmoment reduziert werden. Elektromagnetische Verträglichkeit. Um Störungen durch das Netznetz zu minimieren, können Drosseln in den Zwischenkreis oder Eingangskreis des Frequenzumrichters integriert oder ein Trenntransformator installiert werden. Bei einem Abstand von mehr als 50 m zwischen Motor und Frequenzumrichter sollte in der Regel eine Drossel, ein Filter oder ein geschirmtes Schutzkabel in Reihe geschaltet werden.
2. Auswahl der Frequenzumrichterleistung
Der Systemwirkungsgrad entspricht dem Produkt aus dem Wirkungsgrad des Frequenzumrichters und dem Wirkungsgrad des Motors. Nur wenn beide Komponenten mit einem höheren Wirkungsgrad arbeiten, ist der Systemwirkungsgrad höher. Bei der Auswahl der Leistung eines Frequenzumrichters sollten im Hinblick auf den Wirkungsgrad folgende Punkte beachtet werden:
Wenn der Leistungswert des Frequenzumrichters dem des Motors entspricht, ist es am besten geeignet, dass der Frequenzumrichter mit hohen Wirkungsgraden arbeitet.
Wenn die Leistungsklassifizierung des Frequenzumrichters von der des Motors abweicht, sollte die Leistung des Frequenzumrichters so nah wie möglich an der Leistung des Motors liegen, jedoch etwas größer als die Leistung des Motors sein.
Wenn der Elektromotor häufig gestartet, gebremst oder unter hoher Last gestartet und häufig betrieben wird, kann ein Frequenzumrichter höherer Stufe gewählt werden, um einen langfristigen und sicheren Betrieb des Frequenzumrichters zu gewährleisten.
Nach Tests wurde festgestellt, dass die tatsächliche Leistung des Motors überwiegt. Es ist möglich, einen Frequenzumrichter mit einer geringeren Leistung als die Motorleistung einzusetzen. Dabei ist jedoch darauf zu achten, ob der kurzzeitige Spitzenstrom den Überstromschutz auslöst.
Wenn die Leistung des Frequenzumrichters von der des Motors abweicht, müssen die Einstellungen des Energiesparprogramms entsprechend angepasst werden, um eine höhere Energieeinsparung zu erzielen.
3. Auswahl der Wechselrichtergehäusestruktur
Die Gehäusekonstruktion des Frequenzumrichters muss an die Umgebungsbedingungen angepasst werden, wobei Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Staub, Säure- und Basengehalt sowie korrosive Gase zu berücksichtigen sind. Es stehen dem Anwender mehrere gängige Bauformen zur Auswahl:
Das offene IPOO-Modell besitzt kein Gehäuse und eignet sich für die Montage auf Bildschirmen, Schalttafeln und Racks in Schaltschränken oder Elektroräumen. Besonders bei der Verwendung mehrerer Frequenzumrichter ist diese Bauart vorteilhaft, stellt jedoch höhere Anforderungen an die Umgebungsbedingungen. Die geschlossene Ausführung IP20 eignet sich für den allgemeinen Einsatz und kann bei geringer Staubbelastung oder niedrigen Temperaturen und Luftfeuchtigkeit verwendet werden. Die abgedichtete Ausführung IP45 ist für Umgebungen mit rauen Industriebedingungen geeignet. Die abgedichtete Ausführung IP65 eignet sich für Umgebungen mit schwierigen Umgebungsbedingungen wie Wasser, Staub und bestimmten korrosiven Gasen.
4. Bestimmung der Kapazität des Frequenzumrichters
Eine sinnvolle Kapazitätswahl ist an sich schon eine energiesparende und verbrauchsreduzierende Maßnahme. Basierend auf vorhandenen Daten und Erfahrungen gibt es drei relativ einfache Methoden:
Ermitteln Sie die tatsächliche Leistung des Motors. Messen Sie zunächst die tatsächliche Leistung des Motors, um die Kapazität des Frequenzumrichters auszuwählen.
Formelmethode. Wird ein Frequenzumrichter für mehrere Motoren verwendet, muss der Anlaufstrom mindestens eines Motors berücksichtigt werden, um eine Überstromauslösung des Frequenzumrichters zu vermeiden.
Frequenzumrichter nach Nennstrom des Motors. Die Auswahl der richtigen Kapazität eines Frequenzumrichters ist entscheidend für die optimale Abstimmung zwischen Umrichter und Motor. Üblicherweise und sicher ist es, die Kapazität des Frequenzumrichters mindestens der Nennleistung des Motors zuzuordnen. In der Praxis muss jedoch berücksichtigt werden, wie stark die tatsächliche Motorleistung von der Nennleistung abweicht. Häufig ist die gewählte Kapazität zu hoch, während der tatsächliche Bedarf zu gering ist. Daher ist es ratsam, den Frequenzumrichter anhand der tatsächlichen Motorleistung auszuwählen, um eine Überdimensionierung und damit verbundene unnötige Investitionen zu vermeiden.
Bei leichten Lasten sollte der Strom des Frequenzumrichters im Allgemeinen nach 1,1N (N ist der Nennstrom des Motors) oder nach der vom Hersteller im Produkt angegebenen maximalen Motorleistung, die der Ausgangsleistung des Frequenzumrichters entspricht, gewählt werden.
5. Hauptstromversorgung
Netzspannung und -schwankungen. Besonderes Augenmerk sollte auf die Anpassung des Unterspannungsschutz-Einstellwerts des Frequenzumrichters gelegt werden, da im praktischen Betrieb ein hohes Risiko für Unterspannung besteht.
Netzfrequenzschwankungen und Oberwellenstörungen erhöhen die Wärmeverluste des Wechselrichtersystems, was zu verstärktem Rauschen und verringerter Ausgangsleistung führt.
Der Stromverbrauch von Frequenzumrichtern und Motoren im Betrieb. Bei der Auslegung der Hauptstromversorgung für das System müssen die Stromverbrauchsfaktoren beider Komponenten berücksichtigt werden.