Anbieter von Energierückkopplungsgeräten weisen darauf hin, dass Frequenzumrichter weit verbreitet sind und je nach Spannungspegel in Niederspannungs- und Mittel-/Hochspannungs-Frequenzumrichter unterteilt werden. Zweck und Anforderungen variieren je nach Branche.
1. Anwendung von Frequenzumrichtern im Hinblick auf Energiesparaspekte der Frequenzumwandlung
Der Energiesparaspekt von Frequenzumrichtern zeigt sich in der Anwendung von Ventilatoren und Pumpen. Durch die Nutzung der frequenzgesteuerten Drehzahlregelung lässt sich der Energieverbrauch von Ventilatoren und Pumpen um 20 % bis 60 % senken, da der tatsächliche Stromverbrauch dieser Geräte im Wesentlichen proportional zur dritten Potenz der Drehzahl ist. Bei geringem durchschnittlichem Fördervolumenstrom reduzieren Ventilatoren und Pumpen mithilfe der frequenzgesteuerten Drehzahlregelung ihre Drehzahl, was zu einer signifikanten Energieeinsparung führt. Herkömmliche Ventilatoren und Pumpen hingegen nutzen Leitbleche und Ventile zur Durchflussregulierung, wodurch die Motordrehzahl nahezu unverändert bleibt und sich der Stromverbrauch kaum ändert. Laut Statistiken entfallen 31 % des nationalen Stromverbrauchs und 50 % des industriellen Stromverbrauchs auf Ventilator- und Pumpenmotoren. Der Einsatz von frequenzgesteuerten Drehzahlreglern für diese Lasten ist daher von großer Bedeutung. Erfolgreiche Anwendungsbeispiele sind die Konstantdruck-Wasserversorgung, verschiedene Ventilatortypen, zentrale Klimaanlagen und die frequenzgesteuerte Drehzahlregelung von Hydraulikpumpen.
2. Anwendung von Frequenzumrichtern in Automatisierungssystemen
Dank des integrierten 32-Bit- oder 16-Bit-Mikroprozessors mit seinen vielfältigen arithmetischen Logikoperationen und intelligenten Steuerungsfunktionen erreicht der Frequenzumrichter eine Ausgangsfrequenzgenauigkeit von 0,1 % bis 0,01 %. Er ist zudem mit umfassenden Erkennungs- und Schutzmechanismen ausgestattet und findet daher breite Anwendung in Automatisierungssystemen. Beispiele hierfür sind Wickeln, Strecken, Messen und Drahtführen in der Chemiefaserindustrie, Flachglas-Glühöfen, Glasofenmischung, Kantenziehmaschinen und Flaschenherstellungsmaschinen in der Glasindustrie, automatische Zuführ- und Dosiersysteme für Elektrolichtbogenöfen sowie die intelligente Steuerung von Aufzügen.
3. Die Anwendung von Frequenzumrichtern zur Verbesserung des Prozessniveaus und der Produktqualität
Frequenzumrichter finden breite Anwendung in verschiedenen Bereichen der Maschinensteuerung, beispielsweise in Getrieben, Hebezeugen, Extrusionsanlagen und Werkzeugmaschinen. Sie verbessern die Prozessqualität und Produkteffizienz, reduzieren Stöße und Geräusche und verlängern die Lebensdauer der Anlagen. Durch die Frequenzumrichter-Drehzahlregelung wird das mechanische System vereinfacht, die Bedienung komfortabler, und in manchen Fällen können sogar die ursprünglichen Prozessspezifikationen angepasst werden, um die Funktionalität der gesamten Anlage zu optimieren. Beispielsweise wird in der Textilindustrie und vielen anderen Branchen die Temperatur in Formgebungsmaschinen durch die Zufuhr von Heißluft reguliert. Üblicherweise werden Umwälzventilatoren für die Heißluftzufuhr eingesetzt. Da die Ventilatordrehzahl konstant ist, lässt sich die Heißluftmenge nur über die Luftklappe einstellen.
Wenn die Luftklappeneinstellung fehlerhaft oder nicht korrekt ist, verliert die Spritzgießmaschine die Kontrolle und die Qualität des Endprodukts wird beeinträchtigt. Beim Anlaufen des Umwälzventilators mit hoher Drehzahl ist der Verschleiß zwischen Antriebsriemen und Lager sehr hoch, wodurch der Antriebsriemen zu einem Verschleißteil wird. Durch die Einführung der Frequenzumrichter-Drehzahlregelung kann die Temperaturregelung durch automatische Drehzahlanpassung des Ventilators erreicht werden, wodurch das Problem der Produktqualität gelöst wird. Darüber hinaus ermöglicht der Frequenzumrichter ein einfaches Anlaufen des Ventilators mit niedriger Frequenz und Drehzahl, reduziert den Verschleiß zwischen Antriebsriemen und Lagern, verlängert die Lebensdauer der Anlage und spart 40 % Energie.
4. Anwendung eines Frequenzumrichters zum Sanftanlauf von Motoren
Harte Anläufe von Motoren belasten nicht nur das Stromnetz erheblich, sondern führen auch zu einem übermäßigen Kapazitätsbedarf. Die beim Anlauf entstehenden hohen Ströme und Vibrationen können die Leitbleche und Ventile stark beschädigen und somit die Lebensdauer von Anlagen und Rohrleitungen verkürzen. Durch den Einsatz eines Frequenzumrichters mit Sanftanlauffunktion ändert sich der Anlaufstrom von null auf maximal den Nennstrom. Dies reduziert die Belastung des Stromnetzes und den Bedarf an Netzkapazität, verlängert die Lebensdauer von Anlagen und Ventilen und senkt die Wartungskosten.