Frequenzumrichter

Wie Frequenzumrichter in Antriebssystemen arbeiten

Ein Frequenzumrichter wandelt die zugeführte elektrische Energie in eine für den angeschlossenen Motor geeignete Ausgangsfrequenz um. Dadurch lässt sich die Motordrehzahl bedarfsgerecht verändern, anstatt den Antrieb nur mit fixer Netzfrequenz zu betreiben. In der Praxis werden damit Anfahrverhalten, Bremsvorgänge, Lastwechsel und Prozessgeschwindigkeiten beeinflusst. Je nach Ausführung sind zudem Schutz-, Überwachungs- und Kommunikationsfunktionen in das Gerät integriert.

Typische Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau

Frequenzumrichter werden in Förderanlagen, Werkzeugmaschinen, Pumpen- und Lüftersystemen, Handlingeinrichtungen sowie in allgemeinen Produktionsanlagen eingesetzt. Sie sind dort sinnvoll, wo unterschiedliche Betriebszustände eine variable Drehzahl erfordern oder wo ein kontrolliertes Hoch- und Herunterfahren des Antriebs vorgesehen ist. Auch bei Prozessen mit wechselnder Last oder wiederkehrenden Taktfolgen werden sie als Teil der Maschinensteuerung eingeordnet. Im metallverarbeitenden Umfeld betrifft das unter anderem Materialtransport, Kühlkreisläufe, Absaugtechnik und Nebenaggregate von Maschinen.

Ausführungen, Schnittstellen und technische Einbindung

Unterschieden wird unter anderem nach Leistungsbereich, Netzanschluss, Einbauform und Art der Ansteuerung. Für die Einbindung in Maschinen sind je nach Anwendung digitale und analoge Signale, Feldbus- oder Ethernet-basierte Kommunikation sowie die Parametrierung über Bedieneinheiten oder Software relevant. In der Planung werden zudem Aspekte wie Schaltschrankintegration, Kühlung, EMV-gerechter Aufbau und die Abstimmung mit Motor, Leitungslängen und Netzbedingungen berücksichtigt. Ergänzende Komponenten wie EMV-Filter, Ausgangsfilter oder Oberschwingungsfilter gehören nicht zum Frequenzumrichter selbst, werden aber in vielen Anlagen gemeinsam betrachtet.

Abgrenzung zu Softstartern, Servoumrichtern und Antrieben

Frequenzumrichter sind von Softstartern zu unterscheiden, weil sie den Motor nicht nur beim Anlauf beeinflussen, sondern den Betrieb über den gesamten Drehzahlbereich regeln können. Gegenüber Servoumrichtern sind sie in der Regel auf allgemeine drehzahlvariable Antriebe ausgerichtet, während Servolösungen für hochdynamische und präzise Positionieraufgaben vorgesehen sind. Von der Geschwisterleistung Antriebe und Motoren grenzt sich diese Leistung dadurch ab, dass nicht die elektrische Maschine selbst, sondern deren elektronische Leistungs- und Regelungseinheit beschrieben wird. Innerhalb der Hierarchie gehört der Frequenzumrichter damit zu den elektrischen und elektronischen Bauteilen der Maschinensteuerung.