Welche Motoreigenschaften müssen bei der Auswahl eines Frequenzumrichters berücksichtigt werden?

Das Richtige auswählen Wechselstromantrieb (auch bekannt als Frequenzumrichter oder VFD) ist ein entscheidender Schritt bei der Optimierung jedes motorbetriebenen Systems. Die Leistung des Antriebs ist untrennbar mit dem Motor verknüpft, den er steuert. Daher ist ein tiefes Verständnis der Motoreigenschaften für eine ordnungsgemäße Paarung, Effizienz und Langlebigkeit des Systems unerlässlich.

Hier sind die wichtigsten Motoreigenschaften, die bei der Auswahl sorgfältig berücksichtigt werden müssen Wechselstromantrieb :

1. Motortyp und Nennleistung

Die grundlegende Beschaffenheit des Motors bestimmt die Steuerfähigkeiten und die erforderliche Leistung des Antriebs:

• Motortechnologie (Induktion vs. Synchron):

  • Induktionsmotoren: Der häufigste Typ. Standard-Induktionsmotoren können für einfache Anwendungen mit geringer Last geeignet sein. Für eine präzise Steuerung oder einen Betrieb bei niedriger Drehzahl und konstantem Drehmoment ist jedoch ein Umrichterbetriebener Motor ist oft erforderlich. Diese Motoren verfügen über eine verbesserte Isolierung und Kühlung, um den vom AC-Antrieb (PWM-Steuerung) erzeugten hochfrequenten Schaltvorgängen und Spannungsspitzen standzuhalten.

  • Synchron-/Permanentmagnetmotoren: Diese erfordern fortschrittlichere Steuerungsalgorithmen (häufig Vektorsteuerung) des AC-Antriebs, um präzise Drehzahl und Drehmoment ohne „Schlupf“ zu verwalten. Der Antrieb muss speziell für diesen Motortyp ausgelegt sein.

• Isolationsbewertung: Die Isolationsklasse des Motors (z. B. NEMA/IEC) muss den vom Frequenzumrichter erzeugten Spannungsspitzen und Oberschwingungsanteilen standhalten können. Die Verwendung eines nicht für Umrichter ausgelegten Motors mit einem modernen Antrieb kann zu einem vorzeitigen Motorausfall führen.

• Gehäuse und Kühlung: Standardmotoren mit Lüfterkühlung verlieren bei niedrigen Drehzahlen an Kühlleistung. Bei kontinuierlichen Anwendungen mit niedriger Drehzahl und konstantem Drehmoment muss die Antriebs-/Motorkombination dies berücksichtigen, was oft einen speziellen Antrieb erfordert Umrichterbetriebener Motor mit einem unabhängigen Gebläse oder einem Antrieb, der den Betrieb bei niedriger Drehzahl begrenzt.

2. Elektrische Nennwerte und Kompatibilität

Die Übereinstimmung mit den grundlegenden elektrischen Spezifikationen ist für Sicherheit und Betrieb nicht verhandelbar:

• Spannungs- und Leistungswerte (PS/kW): Die Nennspannung und die Nennleistung des Frequenzumrichters müssen mit den Angaben auf dem Typenschild des Motors übereinstimmen oder diese übertreffen. Die Ausgangsstromfähigkeit des Antriebs ist in der Regel der kritischste Faktor, da er mit der Leistung des Motors umgehen muss Volllaststrom (FLA) .

• Volllast-Ampere (FLA): Der Dauernennstrom des Antriebs muss gleich oder größer als der FLA des Motors sein, insbesondere beim Betrieb mit der Grunddrehzahl des Motors.

• Eingangsfrequenz (50 Hz oder 60 Hz): Während die Aufgabe des Wechselstromantriebs darin besteht, die Ausgangsfrequenz zu variieren, muss sein Eingangsabschnitt mit der Stromversorgungsfrequenz der Anlage kompatibel sein.

3. Drehmoment- und Geschwindigkeitsanforderungen

Die Leistungskurve des Motors bestimmt die Art der erforderlichen Steuerung Wechselstromantrieb :

• Drehmoment-Drehzahl-Kurve (Lasttyp):

  • Variables Drehmoment: Lasten wie Kreiselpumpen und Lüfter erfordern ein Drehmoment, das mit dem Quadrat der Drehzahl zunimmt. Häufig eignen sich Standardmotoren und eine einfache V/Hz-Steuerung am AC-Antrieb, da bei niedrigen Drehzahlen weniger Drehmoment benötigt wird.

  • Konstantes Drehmoment: Lasten wie Förderbänder, Verdrängerpumpen und Extruder erfordern über ihren gesamten Drehzahlbereich das gleiche Drehmoment. Dies erfordert einen robusteren AC-Antrieb und oft auch einen Umrichterbetriebener Motor um eine Überhitzung bei niedrigen Geschwindigkeiten zu verhindern.

• Geschwindigkeitsregelbereich: Der erforderliche Bereich (z. B. 10:1, 100:1 oder sogar 1000:1) bestimmt die Steuerungstechnologie im Frequenzumrichter. Die einfache V/Hz-Steuerung bietet einen begrenzten Bereich, während die sensorlose Vektorsteuerung (SVC) oder die Closed-Loop-Vektorsteuerung (erfordert einen Motor-Encoder) eine präzise Drehzahl- und Drehmomentsteuerung über einen weiten Bereich bietet.

• Anlaufdrehmoment: Der Antrieb muss so dimensioniert sein, dass er das erforderliche Drehmoment zum Beschleunigen der Last aus dem Stillstand bereitstellt. Dies betrifft häufig das Laufwerk Überlastfähigkeit – seine Fähigkeit, für kurze Zeiträume einen höheren Strom als den Nennstrom zu liefern (z. B. 150 % für 60 Sekunden).

4. Feedback- und Kontrollmethodik

Die Konfiguration des Motors bestimmt häufig den am besten geeigneten Steuermodus Wechselstromantrieb :

• Motor-Feedback-Gerät:

  • Keine Rückmeldung (Open-Loop V/Hz oder sensorloser Vektor): Wird für die meisten einfachen Anwendungen verwendet. Wechselstromantriebs Verlassen Sie sich auf interne Motormodelle ohne direkte Geschwindigkeits- oder Positionsrückmeldung.

  • Encoder/Resolver (Closed-Loop-Vektor): Erforderlich für Anwendungen, die eine äußerst präzise Geschwindigkeitsregelung, Drehmomentsteuerung oder die Fähigkeit zum Halten der Drehzahl bei Null erfordern (z. B. Kräne oder Aufzüge). Der Frequenzumrichter muss über die entsprechenden Klemmen und Software verfügen, um diese Rückmeldung zu verarbeiten.

• Motorpole: Die Anzahl der Pole (2, 4, 6 usw.) bestimmt die Synchrondrehzahl des Motors bei einer bestimmten Frequenz Wechselstromantrieb muss in seinen Steueralgorithmen berücksichtigt werden.

Durch sorgfältige Bewertung dieser Motoreigenschaften können Ingenieure sicherstellen, dass sie ausgewählt werden Wechselstromantrieb Bietet die notwendige Leistung, den Schutz und die präzise Steuerung, die für die Anwendung erforderlich sind, maximiert die Effizienz und minimiert Ausfallzeiten.