Die Frequenzumrichterindustrie hat sich rasant entwickelt. Die industrielle Fertigung von Frequenzumrichtern nimmt stetig zu. Wechselstrom-Frequenzumrichter wurden um 1960 eingeführt und waren in den 1980er Jahren in den wichtigsten Industrieländern weit verbreitet. Seit den 1990er Jahren, mit dem gestiegenen Bewusstsein für Energieeinsparung und Umweltschutz, hat die Anwendung von Frequenzumrichtern immer mehr an Bedeutung gewonnen. Im Folgenden werden zehn Gründe für die Verwendung von Frequenzumrichtern zur Drehzahlregelung erläutert, um das Verständnis für deren zunehmende Beliebtheit im Ausland zu verdeutlichen: (1) Steuerung des Anlaufstroms des Motors: Beim direkten Anlauf mit der Netzfrequenz erzeugt der Motor das 7- bis 8-fache seines Nennstroms. Dieser hohe Stromwert erhöht die elektrische Belastung der Motorwicklungen erheblich und führt zu starker Wärmeentwicklung, was die Lebensdauer des Motors verkürzt. Mit Frequenzumrichtern kann der Motor bei null Drehzahl und null Spannung anlaufen (das Drehmoment kann entsprechend erhöht werden). Sobald die Beziehung zwischen Frequenz und Spannung hergestellt ist, kann der Frequenzumrichter die Last mittels V/f- oder Vektorregelung ansteuern. Durch den Einsatz von Frequenzumrichtern lässt sich der Anlaufstrom deutlich reduzieren und die Wicklungsbelastbarkeit erhöhen. Der größte Vorteil für den Anwender besteht darin, dass die Wartungskosten des Motors weiter sinken und seine Lebensdauer entsprechend verlängert wird. (2) Reduzierung von Spannungsschwankungen im Stromnetz. Beim Anlauf eines Motors mit Netzfrequenz steigt der Strom sprunghaft an und die Spannung schwankt erheblich. Die Höhe des Spannungsabfalls hängt von der Leistung des Anlaufmotors und der Kapazität des Verteilungsnetzes ab. Spannungsabfälle können zu Fehlfunktionen, Ausfällen oder Störungen spannungsempfindlicher Geräte im selben Netz führen, wie z. B. PCs, Sensoren, Näherungsschalter und Schütze. Durch den Einsatz von Frequenzumrichtern lässt sich der Spannungsabfall jedoch weitestgehend eliminieren, da der Motor sanft bei Nullfrequenz und Nullspannung anläuft. (3) Geringerer Anlaufenergiebedarf. Die Leistung eines Motors ist proportional zum Produkt aus Strom und Spannung. Daher ist der Energiebedarf eines Motors, der direkt mit Netzfrequenz anläuft, deutlich höher als der Leistungsbedarf beim Anlauf mit Frequenzumrichtern. Unter bestimmten Umständen kann dies die maximale Kapazität des Stromverteilungssystems erreichen. Der durch den direkten Anlauf des Motors mit Netzfrequenz entstehende Spannungsstoß beeinträchtigt andere Nutzer im selben Netz erheblich und führt zu Warnungen oder sogar Bußgeldern durch den Netzbetreiber. Bei Verwendung eines Frequenzumrichters zum Anlaufen und Stoppen des Motors treten solche Probleme nicht auf. (4) Steuerbare Beschleunigungsfunktion: Die Drehzahlregelung mit Frequenzumrichter ermöglicht einen stufenlosen Anlauf bei Stillstand. Die Beschleunigungskurve ist wählbar (lineare, S-förmige oder automatische Beschleunigung). Beim Anlauf mit Netzfrequenz treten am Motor oder an angeschlossenen mechanischen Wellen und Getrieben starke Vibrationen auf. Diese Vibrationen verstärken den Verschleiß und führen zu Beschädigungen, wodurch die Lebensdauer von Maschinenteilen und Motoren verkürzt wird. Darüber hinaus kann der Anlauf mit Frequenzumrichter auch in Abfüllanlagen eingesetzt werden, um das Umkippen oder Beschädigen von Flaschen zu verhindern. (5) Einstellbare Betriebsdrehzahl: Die Drehzahlregelung mit Frequenzumrichter optimiert den Prozess und ermöglicht eine schnelle Anpassung an die jeweiligen Prozessanforderungen. Drehzahländerungen können auch über eine SPS oder andere Steuerungen ferngesteuert werden. (6) Einstellbare Drehmomentbegrenzung: Nach der Frequenzumrichtersteuerung kann die entsprechende Drehmomentbegrenzung eingestellt werden, um die Maschine vor Beschädigungen zu schützen und so die Prozesskontinuität und Produktzuverlässigkeit zu gewährleisten. Moderne Frequenzumrichtertechnologie ermöglicht nicht nur die Einstellung der Drehmomentbegrenzung, sondern auch eine Drehmomentregelungsgenauigkeit von bis zu 3,5. Im Netzfrequenzbetrieb kann der Motor lediglich über die Strommessung oder den Überhitzungsschutz gesteuert werden und lässt sich nicht wie bei der Frequenzumrichtersteuerung mit einem präzisen Drehmomentwert einstellen. (7) Kontrolliertes Stoppverfahren: Ähnlich wie die steuerbare Beschleunigung kann bei der Frequenzumrichtersteuerung das Stoppverfahren gesteuert werden. Verschiedene Stoppverfahren stehen zur Auswahl (Verzögerungsstopp, Freilaufstopp, Verzögerungsstopp, Gleichstrombremsung). Dies reduziert die Belastung von mechanischen Teilen und Motoren, erhöht die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems und verlängert dessen Lebensdauer. (8) Energiesparende Radialventilatoren oder Wasserpumpen können ihren Energieverbrauch durch den Einsatz von Frequenzumrichtern deutlich senken. Dies wurde in über zehn Jahren praktischer Erfahrung nachgewiesen. Da der Endenergieverbrauch proportional zur dritten Potenz der Motordrehzahl ist, amortisiert sich die Investition in Frequenzumrichter schneller, was von Herstellern begrüßt wird. (9) Reversible Betriebssteuerung: Für die reversible Betriebssteuerung mit Frequenzumrichtern ist kein zusätzliches reversibles Steuergerät erforderlich. Lediglich die Phasenfolge der Ausgangsspannung muss geändert werden. Dies reduziert Wartungskosten und spart Installationsplatz. (10) Reduzierung mechanischer Übertragungskomponenten: Da Vektor-Frequenzumrichter in Kombination mit Synchronmotoren ein effizientes Drehmoment erzeugen, entfallen mechanische Übertragungskomponenten wie Getriebe. Es entsteht ein Direktfrequenz-Antriebssystem, was Kosten und Platzbedarf reduziert und die Stabilität verbessert.