Lieferanten von Frequenzumrichter-Komponenten weisen darauf hin, dass mit der Entwicklung der industriellen Automatisierung auch die elektrische Automatisierung als wichtiger Messindikator gilt. Der sichere und stabile Betrieb des Stromversorgungssystems ist ebenfalls ein wesentlicher Bestandteil der industriellen Automatisierung. Die Drehzahlregelung mittels variabler Frequenz bezeichnet die Anpassung der Motordrehzahl durch Änderung der Frequenz der Betriebsstromversorgung basierend auf dem Zusammenhang zwischen Motordrehzahl und Eingangsfrequenz der Betriebsstromversorgung.
Derzeit existieren zahlreiche Verfahren zur Drehzahlregelung mittels Frequenzumwandlung, wie beispielsweise die direkte Drehmomentregelung und die Vektorregelung. Die Entwicklung digitaler Steuerungstechnik und die breite Anwendung der Halbleitertechnologie haben dazu geführt, dass die Vektorregelung nicht nur im Hochleistungsbereich, sondern auch in Antriebs- und Spezialanwendungen weit verbreitet eingesetzt wird. Auch in Haushaltsgeräten wie frequenzgeregelten Klimaanlagen und Kühlschränken findet die Vektorregelung breite Anwendung. Darüber hinaus werden Frequenzumrichter auch in anderen Bereichen wie Industriemaschinen und Elektrofahrzeugen eingesetzt.
Sinnvolle Anwendung der Drehzahlregelungstechnik von Frequenzumrichtern:
Die erste Funktion betrifft das Prinzip der Blindleistungskompensation: Der Einsatz von Blindleistungskompensationsanlagen dient der Verbesserung der Stromversorgungseffizienz und der Optimierung der Versorgungsumgebung. Dabei wird der Energieaustausch zwischen zwei Lastarten genutzt, um Verluste zwischen Leistungstransformatoren und Übertragungsleitungen auszugleichen. Blindleistungskompensationsanlagen sind daher ein unverzichtbarer Bestandteil des Stromversorgungssystems. Nur durch die sinnvolle Auswahl und den Einsatz dieser Anlagen im Stromnetz lassen sich der Leistungsfaktor effektiv verbessern, die Netzverluste maximal minimieren und die Netzqualität nachhaltig steigern.
Bei der Auswahl von Blindleistungskompensationsanlagen kommen üblicherweise gruppierte und geschaltete Kondensatoren und Drosseln zum Einsatz. In bestimmten Fällen sind auch Phasenschieber und statische Blindleistungskompensationsanlagen eine gute Wahl. Um die Anforderungen an die Blindleistungsbilanz zu erfüllen und die Einhaltung der Spannungsqualitätsstandards zu fördern, ist der Einsatz von Spannungsreglern erforderlich. Um die Prinzipien der hierarchischen Partitionierung und des Vor-Ort-Ausgleichs auf die Blindleistungskompensation im Stromnetz anzuwenden, muss zudem die Blindleistungsregelungsfähigkeit von Umspannwerken umfassend berücksichtigt und die Spannungsoptimierung sowie der Leistungsfaktor konsequent gefördert werden. Fortschrittliche Technologien wie Software für das Blindleistungsmanagement im Stromnetz sollten aktiv eingesetzt werden, um die Netzqualität zu verbessern und einen sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.
Der zweite Aspekt betrifft die Lastnorm für Frequenzumrichter: Im Vergleich zur Aufwärmzeit von Transformatoren und Motoren ist die Aufwärmzeit von Halbleiterbauelementen oft deutlich kürzer und wird üblicherweise in Minuten angegeben. Bei Überlastung oder Überhitzung können erhebliche Probleme auftreten. Daher ist eine strenge Regelung der Lastbedingungen unerlässlich. Die Betriebsarten des Umrichters müssen klassifiziert werden. Die erste Stufe liefert den vollen Strom, Überlastungen sind ausgeschlossen. Die zweite Stufe liefert kontinuierlich den Grundlaststrom und kann kurzzeitig bis zu 50 % überlasten. Für Überlastungen der Stufen drei bis sechs ist eine längere Überlastungszeit erforderlich. Derzeit werden im Handel hauptsächlich Umrichter der zweiten und ersten Stufe angeboten. Darüber hinaus müssen die Anforderungen an die Lastleistung und den Drehzahlbereich der Produktionsmaschinen berücksichtigt werden, um den passenden Frequenzumrichter auszuwählen.