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Beachten Sie, wie die Nennleistungsaufnahme bei einer Drehzahländerung immer niedriger ist als bei den
Trennschiebern (bis zu 30%).
Darüber hinaus kann der Verdichter bei einer Drehzahländerung mit einer höheren Drehzahl rotieren und dadurch eine
Last von über 100% erzeugen, was mit einer unveränderlichen Drehzahl natürlich nicht möglich wäre. Dadurch kann ein
Leistungsverlust aufgrund schlechter Umgebungsbedingungen, wie etwa hoher Temperaturen, vermieden werden.
Die Betriebsweise des Frequenzumrichters
Der Frequenzumrichter, auch als Inverter bekannt, ist eine elektronische Vorrichtung, die die Drehzahl von
Induktionsmotoren ändert.
Die Motoren arbeiten bei einer praktisch unveränderten Drehzahl (U/min), die einzig von der Spannung der
Stromversorgung (f) und von dem Drehmoment (p) entsprechend der folgenden Formel bestimmt wird:
⋅
f
60
=
rpm
p
(Um den Drehmoment zu erzeugen, muss die Drehzahl, bekannt als Synchrondrehzahl, etwas geringer sein als der oben
berechnete Wert.)
Um die Drehzahl eines Induktionsmotors zu ändern, muss sich dessen Versorgungsfrequenz ändern.
Dies erfolgt über den Frequenzumrichter, der ausgehend von einer festgelegten Netzfrequenz (50 Hz bei einem
europäischen Netz, 60 Hz bei einem US-amerikanischen), in drei Schritten arbeitet:
-
Im ersten Schritt verwandelt ein Umformer den Wechselstrom in einen Gleichstrom, der normalerweise über
einen Brückengleichrichter (führende Lösungen verwenden Brücken mit Vierschichtdiode) erzeugt wird.
im zweiten Schritt werden die Kondensatoren geladen (Gleichstrombus, auch bekannt als DC-Link)
-
-
Im dritten Schritt wird der Wechselstrom über eine Transistorbrücke (normalerweise IGBT) mit einer variablen
Spannung und variablen Frequenzwerten wieder hergestellt, die von dem Steuersystem eingestellt werden. Die
Spannung ergibt sich aus einer hochfrequenten PWM-Modulation (im Bereich von wenigen kHz), von der die
variable Spannung genommen wird (normalerweise 0-100 Hz).
-
Abb. 13 - Typisches Diagramm eines Frequenzumrichters
Das Problem mit Oberwellen
Der Brückengleichrichter eines Frequenzumrichters benötigt eine Netzspannung, die nicht rein sinusförmig ist. Da hier
nichtlineare Dioden vorliegen, hat die von einem Brückengleichrichter aufgenommene Leistung eine höhere Frequenz
als das Stromnetz. Diese sind bekannt als Oberwellen: Bei einer Stromversorgung von 50 Hz, wird der Teil bei 50 Hz als
Grundoberwelle definiert, der Teil bei 100 Hz als die zweite Oberwelle, der Teil bei 150 Hz die dritte Oberwelle, usw.
(Wenn die Stromversorgung bei 60 Hz erfolgt, ist die Grundoberwelle die Komponente bei 60 Hz, die zweite bei 120 Hz,
die dritte bei 180 Hz, usw.)
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