Frequenzumrichter
Definition (kurz & klar)
Ein Frequenzumrichter ist ein elektronisches Gerät zur Steuerung und Regelung von Elektromotoren. Er verändert die Frequenz und Spannung der elektrischen Versorgung und ermöglicht dadurch insbesondere die Anpassung von Motordrehzahl und Drehmoment an die jeweilige Anwendung.
Einordnung und Bedeutung
Viele elektrische Antriebe müssen in Maschinen und Anlagen nicht dauerhaft mit einer festen Drehzahl laufen. Ein Frequenzumrichter ermöglicht es, die Motordrehzahl gezielt an den Prozess anzupassen. Dadurch können beispielsweise Förderbänder langsamer oder schneller betrieben, Pumpen bedarfsgerecht geregelt oder Maschinen kontrolliert beschleunigt und abgebremst werden.
Frequenzumrichter werden vor allem in Verbindung mit Drehstrommotoren eingesetzt. Moderne Geräte übernehmen neben der Drehzahlsteuerung häufig weitere Aufgaben wie Motorregelung, Rampensteuerung, Überwachung, Diagnose und teilweise sicherheitsbezogene Funktionen. Für besonders präzise und dynamische Bewegungsaufgaben, beispielsweise die Positionierung einer Maschinenachse, kommen dagegen häufig Servoantriebe zum Einsatz.
Funktionsweise eines Frequenzumrichters
- Netzspannung wird dem Frequenzumrichter zugeführt
- Die elektrische Energie wird intern aufbereitet
- Der Frequenzumrichter erzeugt eine Ausgangsspannung mit variabler Frequenz und Spannung
- Der angeschlossene Motor wird entsprechend angesteuert
- Drehzahl und Drehmoment können an den Prozess angepasst werden
Netzversorgung │ ▼ Frequenzumrichter │ ▼ Frequenz und Spannung anpassen │ ▼ Elektromotor │ ▼ Drehzahl anpassen
Der Frequenzumrichter bereitet die elektrische Versorgung so auf, dass der angeschlossene Motor mit einer an die Anwendung angepassten Frequenz und Spannung betrieben werden kann. Dadurch lässt sich insbesondere seine Drehzahl gezielt beeinflussen.
Praxisbeispiel: Frequenzumrichter bei Förderband
Ein Förderband wird von einem Drehstrommotor angetrieben. Ohne entsprechende Drehzahlregelung würde der Motor das Förderband mit einer weitgehend festen Geschwindigkeit antreiben. Wird ein Frequenzumrichter eingesetzt, kann die Geschwindigkeit an den Produktionsprozess angepasst werden.
Soll das Förderband beispielsweise bei einem Produktwechsel nur noch mit halber Geschwindigkeit laufen, kann die Steuerung einen entsprechenden Sollwert an den Frequenzumrichter übergeben. Dieser passt die Motoransteuerung an und reduziert die Geschwindigkeit des Antriebs.
Einfach gesagt: Der Frequenzumrichter ermöglicht es, die Geschwindigkeit eines Elektromotors passend zum Prozess zu verändern, anstatt ihn nur mit einer festen Drehzahl zu betreiben.
Abgrenzung zu verwandten Begriffen
| Begriff | Abgrenzung |
|---|---|
| Umrichter | Ist ein übergeordneter Begriff für leistungselektronische Geräte zur Umwandlung elektrischer Größen. Der Frequenzumrichter ist eine konkrete Form des Umrichters und erzeugt eine Versorgung mit veränderbarer Frequenz und Spannung für den Motorbetrieb. |
| Servoantrieb | Ist besonders auf dynamische und präzise Regelungsaufgaben wie Position, Geschwindigkeit und Drehmoment ausgelegt. Frequenzumrichter werden häufig eingesetzt, wenn vor allem die Drehzahl eines Motors an den Prozess angepasst werden soll. |
| Elektromotor | Wandelt elektrische Energie in mechanische Bewegung um. Der Frequenzumrichter steuert beziehungsweise regelt den angeschlossenen Motor und beeinflusst dadurch dessen Betriebsverhalten. |
Häufige Fehlannahmen
- Frequenzumrichter und Elektromotor bezeichnen dasselbe Bauteil
- Ein Frequenzumrichter kann einen Motor lediglich ein- und ausschalten
- Frequenzumrichter werden ausschließlich zur Energieeinsparung eingesetzt
FAQ
Was macht ein Frequenzumrichter einfach erklärt?
Ein Frequenzumrichter steuert beziehungsweise regelt einen Elektromotor, indem er unter anderem die Frequenz und Spannung seiner elektrischen Versorgung anpasst. Dadurch kann beispielsweise die Drehzahl eines Förderbandmotors an den jeweiligen Produktionsprozess angepasst werden.
Warum wird ein Frequenzumrichter eingesetzt?
Ein Frequenzumrichter wird eingesetzt, wenn das Betriebsverhalten eines Elektromotors an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden soll. Damit lassen sich beispielsweise Drehzahlen verändern, Beschleunigungs- und Bremsvorgänge beeinflussen oder Pumpen und Lüfter bedarfsgerecht betreiben.
Was ist der Unterschied zwischen Frequenzumrichter und Servoantrieb?
Ein Frequenzumrichter wird häufig für Anwendungen eingesetzt, bei denen insbesondere die Motordrehzahl an einen Prozess angepasst werden soll. Ein Servoantrieb ist dagegen auf hochdynamische und präzise Regelungsaufgaben ausgelegt und arbeitet typischerweise mit einer Rückführung des tatsächlichen Bewegungszustands. Soll beispielsweise ein Förderband mit einer bestimmten Geschwindigkeit laufen, kann ein Frequenzumrichter geeignet sein. Muss eine Maschinenachse dagegen wiederholt exakt auf eine bestimmte Position fahren, wird häufig ein Servoantrieb eingesetzt.
Frequenzumrichter = häufig drehzahlgeregelter Antrieb. Servoantrieb = besonders präzise und dynamische Bewegungsregelung.
Frequenzumrichter ermöglichen einen flexiblen und an den Prozess angepassten Betrieb elektrischer Antriebe und sind deshalb ein wichtiger Bestandteil zahlreicher Maschinen und automatisierter Anlagen.