Frequenzumformer einfach erklärt – Funktion, Anwendung, Unterschiede

Einführung in den Frequenzumrichter

Ein Frequenzumrichter ist ein elektrisches Gerät, das die Frequenz und Spannung eines Wechselstroms anpasst. Diese Anpassung ermöglicht die präzise Steuerung der Drehzahl und des Drehmoments von Elektromotoren. Aber was genau macht ein Frequenzumrichter und warum ist er so wichtig?

Funktionsweise eines Frequenzumrichters

Ein Frequenzumrichter arbeitet in mehreren Schritten.

• Gleichrichtung: Der Wechselstrom (AC) aus der Stromquelle wird in Gleichstrom (DC) umgewandelt.
• Zwischenkreis: Der Gleichstrom wird in einem Zwischenkreis gespeichert und geglättet.
• Wechselrichtung: Der Gleichstrom wird wieder in Wechselstrom umgewandelt, wobei Frequenz und Spannung nach Bedarf angepasst werden.

Vorteile von Frequenzumrichtern

Die Verwendung von Frequenzumrichtern bringt zahlreiche Vorteile mit sich.

• Energieeinsparung: Durch die Anpassung der Motorleistung an den tatsächlichen Bedarf kann der Energieverbrauch erheblich reduziert werden.
• Lebensdauer der Geräte: Sanftanlauf und -stopp verringern mechanische Belastungen und verlängern die Lebensdauer von Motoren und Maschinen.
• Flexibilität: Ermöglicht die Anpassung der Drehzahl von Motoren in Echtzeit, was bei vielen industriellen Prozessen entscheidend ist.

Einsatzgebiete von Frequenzumrichtern

Frequenzumrichter finden in verschiedenen Bereichen Anwendung.

• Industrielle Anwendungen: Steuerung von Pumpen, Lüftern, Förderbändern und Werkzeugmaschinen.
• Gebäudetechnik: Anpassung der Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) für energieeffizienten Betrieb.
• Transportwesen: Steuerung von Antrieben in Zügen, Elektrobussen und Fahrstühlen.
• Erneuerbare Energien: Optimierung der Leistung von Windturbinen und Solarpanelen.
• Typen von Frequenzumrichtern

Es gibt verschiedene Typen von Frequenzumrichtern, die je nach Anwendung und Anforderungen ausgewählt werden können.

• Spannungszwischenkreis-Umrichter: Für Standardanwendungen mit konstanter Last geeignet.
• Stromzwischenkreis-Umrichter: Für Anwendungen mit hohem Anlaufstrom, wie z. B. bei schweren Maschinen.
• Direkte Drehstromumrichter: Für spezielle Anwendungen, bei denen eine direkte Umwandlung erforderlich ist.

Wartung und Pflege von Frequenzumrichtern

Regelmäßige Wartung und Pflege sind wichtig, um die Lebensdauer und Effizienz von Frequenzumrichtern zu gewährleisten.

• Überprüfung der Kühlung: Stellen Sie sicher, dass die Kühlrippen und Lüfter sauber sind.
• Elektrische Verbindungen: Regelmäßige Kontrolle der Anschlüsse auf festen Sitz und Korrosion.
• Software-Updates: Halten Sie die Steuerungssoftware auf dem neuesten Stand.

Frequenzumformer liefern Elektroantrieben, Klimaanlagen oder Pumpensystemen bedarfsgerecht Strom. 

Doch wie funktioniert das genau? Und welche unterschiedlichen Lösungen gibt es bei der Frequenzumformung? 

Hier erfahren Sie alles Wissenswerte zu Frequenzumformern.

Bei einem Frequenzumformer handelt es sich um ein rotations-elektrisches System, das Stromspannungen umwandelt. Dies ist erforderlich, um Maschinen mit Strom zu versorgen, die eine bestimmte Betriebsspannung benötigen.

Während früher mechanische Frequenzumformer zum Einsatz kamen, sind elektrische Frequenzumformer mittlerweile der Standard. Diese bezeichnet man auch als Frequenzumrichter. Die wichtigsten Bestandteile sind der Gleichrichter und der Wechselrichter, die eingehende Netzfrequenzen in die entsprechende Ausgangsfrequenz umwandeln. Je nach Maschine lassen sich Frequenzen zwischen 6 und 800 Hz erzeugen.

Diese Ausführungen von Frequenzumformern gibt es

Um die Frage, was ein Frequenzumrichter konkret macht, zu beantworten, hilft der Blick auf die verschiedenen Modelle. Grundsätzlich sind folgende Ausführungen zu unterscheiden:



• Asynchrone Frequenzumformer: Diese Geräte dienen als Lösung für Anwendungen mit hohen Drehzahlen. Die sogenannten Schnellfrequenzumformer eignen sich, um Elektromotoren mit Wechselstrom zu betreiben. Die Spannung reicht dabei bei Bedarf bis zu 500 Volt. Typische Einsatzbereiche sind industrielle Induktionsmotoren.
  
  
• Synchrone Frequenzumformer: Die Funktionsweise synchroner Frequenzumrichter ist ähnlich, jedoch mit einem zentralen Unterschied: Die Betriebseinheit besteht aus einem Drehstrom-Synchronmotor. Das hat den Vorteil, dass die Drehzahl belastungsabhängig wird und Sie in der Praxis von einer gleichbleibenden Spannung profitieren.
  
  
• Frequenzumformer mit Kommutator: Der Kommutator, auch Stromwender genannt, polt Strom um. Primär empfehlen sich derartige Frequenzumformer für Maschinen, die mit niedrigen Drehzahlen arbeiten. Bedeutenden Vertreter dieses Typs im industriellen Produktionsalltag sind integrierte dynamische Umformer sowie Schlupffrequenzumformer.

Wo kommen Frequenzumformer zum Einsatz?

Die moderne Antriebstechnik wäre ohne hochqualitative Frequenzumformer undenkbar. In vielen Fällen verfügen Maschinen mit elektrischem Antrieb bereits über integrierte Frequenzumformer. Dies bietet sich an, da die Hersteller somit sicherstellen, dass Sie die Geräte immer mit der richtigen Eingangsspannung betreiben. Eventuelle Schäden aufgrund falscher Spannungen lassen sich somit vermeiden. 

Für individualisierte Systeme und komplexe Produktionsanlagen sind externe Frequenzumformer weiterhin notwendig. Maschinenbauer bieten hier in der Regel passende Umformer für die eigenen Anlagen an. 

Zur Anwendung kommen Frequenzumrichter etwa in folgenden Anlagen:

• Pump- und Lüftungssysteme
  
• Elektrische Bahnen
• Alle Arten von Servorantrieben
  
• Hebe- und Transportsysteme

Hochwertige Frequenzumformer kaufen

Sind Sie auf der Suche nach einem Frequenzumformer, gibt es mehrere Aspekte zu beachten. Bevorzugen Sie in jedem Fall einen statischen Frequenzumformer (Frequenzumrichter) gegenüber mechanischen Umformen. Damit ermöglichen Sie es, die Spannung flexibel und stufenlos anzupassen.

Versichern Sie sich vor dem Kauf, dass der Frequenzbereich für Ihre Anwendung ausreichend ist. Bedenken Sie dabei Unterschiede zwischen synchronen und asynchronen Umformern sowie Geräten mit Wendefunktion. 

Um Ihre Maschinen ideal abzusichern, empfiehlt es sich, auf Frequenzumformer mit Notstromversorgung zu vertrauen. Diese sind etwa für das öffentliche Transportwesen und sicherheitsrelevante Teile von Infrastrukturen essenziell.

Installation und Betrieb von Frequenzumformern

Von tragbaren Systemen für Baustellen über integrierte Umrichter bis hin zu komplexen Sonderanlagen für Bahnhöfe oder Produktionslinien – Frequenzumformer kommen in verschiedensten Situationen zum Einsatz.

Betreiben Sie individualisierte Anlagen, sollten Sie die Installation der Frequenzumformer einer Spezialfirma anvertrauen. So stellen Sie sicher, dass Sie hochverfügbare Lösungen erhalten, auf die dank quellenunabhängiger Energieversorgung auch in Notfällen Verlass ist. 

Zudem stellen Dienstleister Visualisierungen und Bediensoftware bereit, die Sie auch im Betriebsalltag unterstützen. Mithilfe massgefertigter Frequenzumformer gewinnen Sie Sicherheit und erhalten eine hochwertige Stromversorgung für Ihre Maschinen.