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VoltBase Maschinen Frequenzumrichter
Thema 67 Maschinen

Frequenzumrichter

Motordrehzahl stufenlos verstellen: wie ein Frequenzumrichter aus 50 Hz eine neue Frequenz macht und worauf du beim Anschluss achten musst.

ca. 4 Minuten Fortgeschritten Quiz mit 10 Fragen
01

Worum geht es?

Am Netz dreht ein Drehstrommotor fast immer gleich schnell, weil das Netz immer 50 Hz hat. Ein Frequenzumrichter (kurz FU) macht daraus eine neue Frequenz, zum Beispiel 20 oder 80 Hz. Damit lässt sich die Drehzahl stufenlos verstellen.

Wie ein Gaspedal für den Elektromotor.

Aufbau eines Frequenzumrichters Drei Blöcke nacheinander: Gleichrichter macht aus 50-Hertz-Wechselstrom Gleichstrom, der Zwischenkreis glättet und speichert, der Wechselrichter macht daraus neuen Wechselstrom mit frei wählbarer Frequenz für den Motor. Netz 50 Hz Gleichrichtermacht Gleichstrom ZwischenkreisKondensator glättet Wechselrichterneue Frequenz M3~ Motor
In drei Schritten zur neuen Frequenz: Der Gleichrichter macht aus dem Netz-Wechselstrom Gleichstrom. Im Zwischenkreis glätten große Kondensatoren die Spannung. Der Wechselrichter schaltet daraus mit schnellen Transistoren einen neuen Wechselstrom. Seine Frequenz und damit die Motordrehzahl ist frei einstellbar.
02

So steuert er den Motor

Spannung und Frequenz steigen gemeinsam Eine gerade Linie: Bei 0 Hertz 0 Volt, bei 25 Hertz 200 Volt, bei 50 Hertz 400 Volt. 25 Hz50 Hz200 V400 V FrequenzSpannung halbe Frequenz, halbe Spannung
Gleiches Verhältnis: Der Umrichter senkt mit der Frequenz auch die Spannung. Bei halber Frequenz gibt er etwa die halbe Spannung aus. So bleibt das Magnetfeld im Motor gleich stark, und er hat auch bei niedriger Drehzahl Kraft.
  • Drehzahl: Die Drehzahl folgt der Frequenz: n = 60 · f geteilt durch p, siehe Drehfeld.
  • Sanftanlauf: Der FU fährt die Frequenz langsam hoch. Kein hoher Anlaufstrom.
  • Energie sparen: Pumpen und Lüfter brauchen bei halber Drehzahl nur noch einen Bruchteil der Leistung.
Kleiner Frequenzumrichter mit Anzeige und Bedientasten
Kleiner Frequenzumrichter: Er ist kaum größer als ein Buch. Über die Tasten oder von einer Steuerung aus wird die Frequenz vorgegeben. Unten werden Netz und Motor angeschlossen.

Foto: C J Cowie, „Small variable-frequency drive“, Lizenz: CC BY-SA 3.0, Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.

Für die Praxis

Frequenzumrichter erzeugen Störungen. Die Motorleitung sollte geschirmt sein. Vor einem FU kann ein normaler FI-Schalter nicht richtig arbeiten, denn bei einem Fehler kann glatter Gleichstrom fließen. Oft ist ein allstromsensitiver FI (Typ B) nötig. Herstellerangaben beachten.

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Rechenbeispiele

01 Drehzahl bei 30 Hz

Ein Motor mit 2 Polpaaren läuft am FU mit 30 Hz.

  1. ns = 60 · 302 = 900 1/min
  2. Ergebnis: etwa 900 1/min, abzüglich etwas Schlupf
02 Welche Spannung gibt der FU aus?

Bei 50 Hz sind es 400 V. Wie viel bei 30 Hz?

  1. U = 400 V · 30 Hz50 Hz = 240 V
  2. Ergebnis: etwa 240 V
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Typische Fehler

  • Normaler FI vor dem FU: Kann bei einem Fehler blind werden. Passenden FI-Typ wählen.
  • Ungeschirmte Motorleitung: Störungen in anderen Geräten, Radios und Steuerungen.
  • Lange bei sehr niedriger Drehzahl: Der eingebaute Lüfter des Motors dreht dann langsam und kühlt schlecht. Eventuell Fremdlüfter nötig.
Merke

Ein Frequenzumrichter macht aus dem 50-Hz-Netz eine neue Frequenz: Gleichrichter, Zwischenkreis, Wechselrichter. Damit lässt sich die Motordrehzahl stufenlos verstellen. Spannung und Frequenz steigen gemeinsam. Geschirmte Motorleitung und passender FI-Typ sind wichtig.

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Quiz: Teste dich

Zehn Fragen zum Thema Frequenzumrichter. Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.

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