Frequenzumrichter

Definition:
Frequenzumrichter

Ein Frequenzumrichter (engl. AC Drive) ist ein elektronisches Gerät, welches die Umrichtung der elektrischen Größe "Strom" ermöglicht. Hierbei formt der Frequenzumrichter Wechselstrom mit einer bestimmten (festen) Frequenz in eine Spannung mit veränderbarer Amplitude und Frequenz um. Kurz gesagt entsteht hierbei eine umgerichtete Spannung. Frequenzumrichter können unterschiedlichste Verbraucher antreiben, beispielsweise: Drehstrommotoren, Pumpen oder Klimaanlagen. Bei Drehstrommotoren kann die Drehzahl des Drehstrommotors durch Veränderung der Frequenz gesteuert werden, es ist dadurch möglich den Motor mit dynamischer Drehzahl zu steuern. Der angesteuerte Drehstrommotor wird nicht in seiner Leistung gedrosselt, sondern effektiv genutzt bzw. gezielt angesteuert. Sie werden oft im Industriebereich verwendet, besonders häufig sind Sie im Bereich der Antriebstechnik vorzufinden.

Technischer Aufbau Frequenzumrichter

Ein elektrischer Frequenzumrichter besteht aus einem Gleichrichter, der einen sogenannten „Gleichstrom-Zwischenkreis“ versorgt und einem Wechselrichter der auf den „Gleichstrom-Zwischenkreis“ zurückgreift. Dadurch kann der zugeführte Strom in eine umgerichtete Spannung gewandelt werden.

Bauarten / Bauformen

a) Volt-Herz-Frequenzumrichter

Hierbei handelt es sich technisch gesehen um die einfachste Bauart von Frequenzumrichtern. Die Spannung und die Frequenz werden hierbei in einem linearen Verhältnis zueinander geregelt. Wird ein Volt-Herz-Frequenzumrichter für eine Motorsteuerung verwendet, ergeben sich gewisse Abhängigkeiten. Die Belastung des Motors beeinflusst die resultierende real verfügbare Drehzahl. Wird keine große Drehzahlvarianz benötigt bzw. ist kein direkter Schweranlauf erforderlich, so können Volt-Herz-Frequenzumrichter für eine Motorsteuerung verwendet werden.

b) Vektor-geregelte-Frequenzumrichter

Vektor-geregelte-Frequenzumrichter steuern den Drehstrommotor nicht mit Hilfe eines Spannung/Frequenzverhältnisses, sondern mit Hilfe der Motorstroms (Regelgröße). Besonderer Vorteil hierbei ist die optimale Regelung des Drehmoments. Durch Verwendung von Vektor geregelten Frequenzumrichtern ergeben sich zahlreiche Vorteile. Beispielsweise wird ein Direktanlauf mit hoher Drehzahl bei Drehstrommotoren ermöglicht, ebenfalls kann der Drehzahlbereich weiter reguliert werden.

Besonderheiten

Frequenzumrichter verfügen bei richtiger Parametrierung über einen Wirkungsgrad von größer 95%. Zahlreiche Hersteller entwickeln hochwertige Elektro-Frequenzumrichter und erweitern den allgemeinen Funktionsumfang durch sinnvolle Funktionen. LED-Anzeigen, Bedienpanel, programmierbare Frequenzumrichter, zahlreiche Parameter und Funktionen, wie Start- und Stoprampen ermöglichen ein effektives Steuern der einzelnen Verbraucher. Durch Standardisierung einzelner Baugruppen können Frequenzumrichter als Modulbausteine in bestehende SPS-Anlagen eingebunden werden, ebenfalls verfügen viele Frequenzumrichter über serielle Schnittstellen oder zusätzliche Analogausgänge. Einbau und Verdrahtung sind dank der kompakten Bauweise und der passenden Bauform in der Regel schnell erledigt.