Was ist ein Frequenzumrichter?
Ein Frequenzumrichter wird bei Wechselstrommotoren zur Steuerung der Motordrehzahl verwendet. Obwohl diese Art von System bei den Anschaffungskosten teurer als ein Motor mit fester Drehzahl ist, können durch die Senkung der Betriebskosten und die Verlängerung der Lebensdauer der Geräte Kosten eingespart werden. Frequenzumrichter ändern die Motorspannung und -frequenz, um die Fördermenge der Pumpe zu erhöhen oder zu verringern.
Dieses System enthält einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, eine Gleichstrom-Verarbeitungsschaltung und einen Wechselstrom-Wechselstrom-Wechselrichter. Das Ergebnis ist eine Wechselstromversorgung, die dem vom Energieversorger gelieferten Wechselstrom ähnelt, jedoch Spannung und Frequenz anheben und absenken kann. Bei Anschluss an eine Pumpe kann ein Frequenzumrichtermotor die Durchflussmenge ohne Verwendung von Regelventilsystemen regeln.
Der Vorteil von Frequenzumrichtersystemen liegt in der verringerten Leistung, die erforderlich ist, um die Pumpe bei niedrigeren Drehzahlen zu betreiben. Es ist ineffizient, eine Pumpe mit einer Geschwindigkeit laufen zu lassen und die Durchflussraten mit Ventilen zu reduzieren. Energieversorger berechnen ihren Kunden niedrigere Leistungsfaktoren oder einen niedrigeren elektrischen Wirkungsgrad. Die Verwendung von Frequenzumrichtersystemen mit höheren Leistungsfaktoren kann von Vorteil sein.
Diese Systeme werden in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt. Einige chemische Prozesse haben enge zulässige Temperaturgrenzen für die Produktqualität. Variierende Produktdurchflüsse können eine schnellere Temperaturanpassung ermöglichen als die Variation der Wärme- oder Kühlquelle.
Wasserkühltürme haben eine hohe Variabilität des Wasserflusses für die Prozesskühlung. Bei kühlerem Wetter ist weniger Wasserdurchfluss erforderlich und ein System mit variabler Geschwindigkeit kann die erforderlichen Temperaturen zu viel geringeren Kosten aufrechterhalten. Durch den Anschluss der Motorsteuerung an die Systemtemperaturregler wird der zur Kühlung erforderliche Wasserdurchfluss erhöht.
Ein weiterer Vorteil von Motoren mit variabler Drehzahl ist die Sanftanlauffähigkeit. Motoren, die an eine konstante Spannung angeschlossen sind, starten schnell, und durch plötzliche Druckänderungen treten im Motor Spannungen auf. Durch das Starten eines Motors mit Frequenzregelung kann der Motor die Drehzahl langsam erhöhen und es treten geringere Spannungen im System auf. Weniger Stress kann zu einer längeren Lebensdauer der Geräte und einer Reduzierung der Kosten führen.
Die meisten Elektromotoren werden mit Lüftern gekühlt, die an die Motorantriebswelle angeschlossen sind. Ein Nachteil von Frequenzumrichtersystemen ist der Verlust der Lüfterkühlung bei niedrigen Drehzahlen. Diese Art von System kann auch eine zusätzliche Erwärmung der Motorwicklungen verursachen. In warmen Klimazonen kann der Einbau von Motortemperatursensoren oder zusätzlichen Kühlgebläsen erforderlich sein, um eine Überhitzung des Motors zu vermeiden.
Frequenzumrichtermotoren können höhere Geräuschpegel aufweisen als Motoren mit konstanter Drehzahl. Die Frequenz hat eine geringfügig andere Wechselstromwellenform als die vom Versorgungsunternehmen gelieferte Wechselstromwelle. Dies kann Vibrationen der Motorwicklungen verursachen, was zu Geräuschen führen kann, die mit niedrigeren Motorfrequenzen und Drehzahlen zunehmen können.