Volle Kontrolle und optimierter Betrieb mit Frequenzumwandlern

Für viele Arten von Anwendungen ist die genaue Kontrolle von Geschwindigkeit und Drehmoment im täglichen Betrieb ein entscheidender Faktor. Die genaue Steuerung der Geschwindigkeit kann beispielsweise erforderlich sein, um ein Transportband an den übrigen Prozess anzupassen, und die Möglichkeit, die Leistung einer Pumpe auf den Bedarf einzustellen, kann für eine erhebliche Energieeinsparung sorgen. Gleichzeitig kann eine genaue Geschwindigkeitskontrolle das Arbeitsumfeld verbessern, indem Lärm und Vibrationen gedämpft und der mechanische Stress für den Motor verringert werden.

Häufig ist ein Frequenzumwandler, auch Frequenzumrichter oder VFD (Variable Frequency Drive) genannt, die optimale Lösung zur Regelung der Geschwindigkeit einer durch einen Elektromotor betriebenen Anwendung. Der Frequenzumwandler wandelt den Wechselstrom aus dem Stromnetz in Gleichstrom und danach wieder in Wechselstrom mit einer Frequenz und einer Spannung um, die den Motor mit dem gewünschten Drehmoment und der gewünschten Drehzahl laufen lassen.

Energieeinsparungen von bis zu fast 50 Prozent

Durch Einsatz eines Frequenzumwandlers erhalten Sie typischerweise eine bessere und effektivere Kontrolle als mit einer hydraulischen oder mechanischen Regelung. Statt den Motor mit voller Kraft laufen zu lassen und Geschwindigkeit und Drehmoment über Drosselklappen, Ventile oder Getriebe zu regeln, verbraucht ein Motor, der mit einem Frequenzumwandler gekoppelt ist, genau die Menge an Energie, die für den Prozess erforderlich ist. Bei bestimmten Arten von Anwendungen, wie Zentrifugallüftern und Pumpen, lassen sich Energieeinsparungen von fast 50 Prozent erzielen.

„Es ist beispielsweise energieeffizienter, eine Zentrifugalpumpe durch Regelung der Motordrehzahl über einen Frequenzumwandler zu steuern als Ventile zur Regelung der Flüssigkeitsmenge einzusetzen. Zugleich verringert dies den Verschleiß, und der Umwandler sorgt auch für ein sanfteres Starten und Stoppen als Alternative zu einem Softstarter“, sagt Claus Balle Thomsen, Product Manager bei Hoyer Drives & Controls.

Bindeglied zu intelligenter Steuerung

Ein weiterer wesentlicher Vorteil von Frequenzumwandlern ist es, dass sie über Sensoren für das Erfassen von Daten wie Temperatur und Vibrationen des Motors eingerichtet werden können. Diese Daten lassen sich verwenden, um den Zustand des Motors zu überwachen und den Weg für eine intelligentere Steuerung der Anwendungen und eine vorbeugende Wartung frei zu machen. Damit ist es auch möglich, den Betrieb über eine Cloud-Lösung zu überwachen und in manchen Fällen sogar eine Fehlersuche durchzuführen, ohne physisch an der Anlage anwesend zu sein.

„Es ist möglich, sich am Laptop Infos wie Betriebsstunden und Energiedaten anzeigen zu lassen, mit deren Hilfe beispielsweise Verschleiß an der Ausrüstung über einen steigenden Stromverbrauch diagnostiziert werden kann. Auf diese Weise kann man dem Ausfall einer Anwendung vorbeugen, die früher als geplant einer Wartung bedarf, und umgekehrt lässt sich die Wartung von Anwendungen, die problemlos laufen, verschieben. Der Umwandler kann auch die Laufrichtung des Motors ändern und damit eine festgelaufene Pumpe lösen, wenn sich im Pumpengehäuse etwas festgesetzt hat. All diese Funktionen können dazu beitragen, die Laufzeiten in den Anlagen der Kunden zu verbessern“, erklärt Claus Balle Thomsen.

Auf Lärmquellen achten

Ein Frequenzumwandler kann entweder an den Motor angebaut (siehe Film) oder über ein Kabel verbunden werden. Im Zusammenhang mit der Installation ist es wichtig, auf mehrere unterschiedliche Gegebenheiten zu achten. Ein Frequenzumwandler kann unter anderem verschiedene Arten von Störungen verursachen. Hierzu gehören Lärm, harmonische Rückwirkungen auf das Netz und EMV-Störungen, auch elektromagnetische Verträglichkeit genannt, die sich u. a. auf Funkausrüstung und Datenübertragung auswirken können.

„Störungen von einem Frequenzumwandler sind über Filter und abgeschirmte Kabel zu begrenzen, damit die Installation die EMV-Anforderungen einhalten kann. Daher sollte man sich im Zusammenhang mit der Wahl des Frequenzumwandlers immer qualifiziert beraten lassen. Ein Wartungsschalter für die mechanische Wartung lässt sich beispielsweise in den Umwandler einbauen, um eine typische EMV-Störungsquelle zu vermeiden, und zugleich erzielt man Einsparungen bei den Installationskosten. Wir von Hoyer können in Bezug auf korrekte Abschirmung beraten und den Motor mit den richtigen EMV-Verschraubungen liefern, sodass dieser bereit für die korrekte Verbindung mit dem Frequenzumwandler ist“, sagt Claus Balle Thomsen.