Elektromotor 68)
Elektromotoren-Glossar-Blog Frerquenzumrichter

Wie funktioniert ein Frequenzumrichter bei Elektromotoren?

Erfahren Sie im Glossar alles über Gleichrichtung,

Puls- weitenmodulation, Drehzahlregelung

und Grenzfrequenzen, (Grenzdrehzahlen).

Aus starren 50 Hz ( feine ) stufenlose Drehzahlen machen:

Erfahren Sie im AQ Pluss Motoren Glossar, wie ein

Frequenzumrichter Wechselstrom umwandelt,

was im Zwischenkreis passiert und worauf

Sie bei der Inbetriebnahme achten

müssen und sollten !!

Definition:

Ein **Frequenzumrichter** (kurz **FU**) ist ein elektronisches Gerät, das aus
einer festen Netzspannung und Netzfrequenz (in Deutschland typischerweise
50 Hz) eine in Spannung und Frequenz variable Ausgangsspannung erzeugt. 

Da die Drehzahl eines Elektromotors direkt proportional zur Frequenz ist, er-
möglicht der Frequenzumrichter eine **stufenlose Drehzahlregelung** von nahezu
0 Hz bis hin zu hohen Frequenzen über der Standard-Netzfrequenz.

> **Typische Praxis-Anwendung:** Die Anhebung der Betriebsfrequenz von 50 Hz auf 
> **87 Hz** (87-Hz-Kennlinie), um aus Standardmotoren höhere Leistungen bei 
> konstantem Drehmoment herauszuholen.


DIE GRUNDFUNKTION: WIE EIN FREQUENZUMRICHTER ARBEITET
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Hinter der Drehzahlregelung steckt komplexe Leistungselektronik. Die Funktions-
weise lässt sich vereinfacht in drei Schritte unterteilen:

1. **GLEICHRICHTUNG (Eingang):**
   Egal ob 1-phasig (230 V) oder 3-phasig (400 V) eingespeist wird: Der Gleich-
   richter faltet die Sinuswellen des Wechselstroms um und wandelt sie in
   Gleichstrom um.

2. **ENERGIESPEICHERUNG IM ZWISCHENKREIS:**
   Im sogenannten Zwischenkreis puffern leistungsstarke Kondensatoren die Ent-
   stehung der Gleichspannung im Millisekundentakt ab und glätten verbleibende
   Spannungstäler.

3. **WECHSELRICHTUNG PER PWM (Ausgang):**
   Mithilfe von **Pulsweitenmodulation (PWM)** zerhacken schnelle Transistoren
   die Gleichspannung in winzige Häppchen. Durch getaktetes Ein- und Ausschal-
   ten (oft mit Taktfrequenzen um 20 kHz) entsteht wieder ein dreiphasiges Dreh-
   feld mit der gewünschten Ziel-Frequenz und -Spannung.


MECHANISCHE GRENZEN: DIE GRENZDREHZAHL
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Nach unten hin sind dem Regelbereich kaum Grenzen gesetzt (wobei Abkühlung und 
Eigenbelüftung des Motors beachtet werden müssen). Nach oben hin – über 50 Hz 
hinaus – begrenzt vor allem die **Mechanik des E-Motors** den Betrieb:

* Auftretende **Fliehkräfte** an Rotor und Welle.
* Belastbarkeit der verbauten **Kugellager**.
* Die **Grenzdrehzahl** des Motors gibt an, bei welcher Frequenz (Hz) das ab-
  solute Maximum erreicht ist, bevor mechanische Schäden entstehen.


PRAXIS-TIPP: DIE INBETRIEBNAHME IST KEIN "PLUG & PLAY"
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Ein Frequenzumrichter ist im Grunde ein hochspezialisierter Industriecomputer
mit komplexen Rechenalgorithmen. Es reicht meist nicht aus, das Gerät nur zwi-
schen Netz und Motor zu klemmen und einzuschalten. 

Damit der Elektromotor nicht nur irgendwie dreht, sondern **effizient, leise
und ohne Überhitzung** läuft, ist eine sorgfältige Parameter-Einstellung und
Einarbeitung erforderlich.


INSTANDSETZUNG & BERATUNG VOM SPEZIALISTEN
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Ob beim Einsatz modernster Frequenzumrichter oder bei der Reparatur abgekündig-
ter und durchgebrannter Elektromotoren: Wir von **AQ Pluss Motoren** stehen 
Ihnen mit Fachwissen und Instandsetzungs-Services zur Seite.

AQ Pluss nutzen – bringt Nutzen !!

Der wartet hier wahrscheinlich umsonst für Vorlagen zu seinem Angebot.

 Elektromotoren-Glossar-Blog Frequenzumrichter

Frequenzumrichter, der ist der, der aus der 50 Hz Netzfrequenz etwas anderes macht. Die Frequenz kann von der Netzeinspeisung 50 Hz auf theoretisch 0 runtergehen, 1 zu 10 ist allerdings eine sinnvolle Abstufung, die nicht noch unbedingt geht, es kommt immer auf die Anwendung (stark) an. Nach oben über die 50 Hz, da begrenzen nur die Mechanik, die Fliehkräfte, die Drehzahl, die ja proportional zur Frequenz ist, und man es deshalb durchmacht.

Eine weite Anwendung sind die Steigerung von 50 Hz auf 87 Hz mit einem Frequenzumrichter, es ist eine gute und einfache Anwendung.

Zuerst zur Grundfunktion des Frequenzumrichters, darüber hinaus nicht, es gibt da nämlich so unwahrscheinlich viel an Physik, Elektrotechnik, Elektronik und E-Motor-Mechanik, das erschlägt einen. Im Netz jede Menge für jeden Wissensstand sind die Informationen verfügbar. Wir beschränken uns auf eine reduzierte Information, um sich ein „Bild“ machen zu können.

Also die Funktion hier: Spannung von Netz anlegen, kleine 1 Phase L1 mit 230 V 50 Hz (in DE), große FU (Frequenzumrichter) dreimal 100 V 50 Hz rein. Was er auch hineinbekommt an Spannung, er zieht erst mal die „Wellen“ von Wechselstrom gleich und klappt die unterste mit nach oben, Stichwort Gleichrichtung und Gleichrichter. Das Ganze speichert er kurz in dem Kreis dazwischen (Zwischenkreis ist der richtige Begriff). Große Kondensatoren helfen bei der Speicherung kurzzeitig, gleichzeitig gleichen sie die restlichen „Wellentäler“ im Zwischenkreis noch etwas aus. Dann steht, im Millisekundentakt, eine Gleichspannung, höher als die Netzspannung (orientiert sich an der Spitzenspannung der Sinuswellen) zur Verfügung. Diese wird dann schon in kleine Häppchen gehackt, ein Teil oben, ein Teil nach unten, es muss ja wieder eine Sinusspannung (S-Welle) ergeben. Das Ganze mal 3 in einer Folgereihe, damit wieder ein Drehfeld zustande kommt, allerdings mit der eingegebenen Taktung, die als Ausgangsfrequenz herauskommt. Puls Breiten Modulatoren ist der Begriff, der diese Ausgangsspannung und Frequenz ausmacht bzw. mathematisch erzeugt. Es sind positive und negative Ein-Aus-Schaltungen, je nach Ein-Aus-Zeit ergeben sich normgerechte Spannungswerte und Frequenzwerte. Innenfrequenz kann bei 20 kHz so in etwa liegen, die angegebene Frequenz kann theoretisch bei 0 Hz anfangen bis 1.000 Hz und mehr betragen, je nachdem, wie schnell sich ein E-Motor drehen kann, bevor er auseinanderfliegt.

Die Grenzdrehzahl gibt das zulässige Maximum eines E-Motors an, angesetzt an Frequenz in Hz. Eine gängige Tabelle liegt hier zum Schluss.

Zurück zum Thema Frequenzumrichter, der innen drinnen, das also alles macht (wie oben beschrieben), und dann Frequenz und Spannung (das aber als Bruttoimpulse) ausgibt. Nun wenn es so einfach wäre, ist es auf keinen Fall. Sie haben mit einem Frequenzumrichter einen, eher 2 Computer da drinnen, mit Rechenalgorithmus und der ganzen Elektronik für die Umsetzung der Computerergebnisse.

Ähnlich wie bei Ihrem PC ist da kaum ein 100-%iger Durchblick, also lassen wir es hier auch. Den FU gekauft, Spannung dran, E-Motor dran, einschalten, geht mit Drehzahlregelung schön hoch und runter, so einfach ist es nicht. Da gehört einiges dazu, den E-Motor damit zum Laufen zu bringen und noch viel, viel schwerer, dass er richtig läuft. Also auch da ist Einarbeitung und Lernen erforderlich. Sie wissen jetzt den Grundstock, wie diese Fus in etwa gehen, von der Funktion sind wir noch weit entfernt, aber das genügt hier. Wie schon beschrieben, das Netz bietet alles, von der Grundlage bis zur Hochphysik, der Berechnung von Parametern, speziell nach Anforderung.

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Interner Vermerk Überschrift ( lfd Nr ohne ) Elektromotoren-Glossar-Blog Effizienz IE1 bis IE6 

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kommen Sie in eine heiße Umgebung, dann sind die Normmotoren

schnell am Ende, 40 Grad Celsius und 50 Grad Cesius, dann 

ist Ende, die HTM von AQ Pluss können es viel heißer.

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wir hören immer wieder die Frage von Kunden - ist so ein Elektromotor noch

zu reparieren, auf dieser Internetseite haben wir eine große Anzahl von 

E Motoren-Bildern die Ihnen zeigen - bei diesen geht es auch.  

Diese Linksammlung fügen wir jedem Blogbeitrag ab sofort als Ps. bei.

Wir hoffen das es bei der Problemlösung hilft und wir darüber 

hinaus ebenfalls helfen können.

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