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Dimensionierung und Auswahl von Frequenzumrichtern
9.4 Regelbereich
Der Vorteil eines Frequenzumrichters besteht in seiner Fähigkeit zur gleichmäßigen Regulierung
der Drehzahl des Motors. Für den verfügbaren Regelbereich bestehen jedoch verschiedene
Beschränkungen.
Einerseits hängt der mögliche Regelbereich (Drehzahlbereich) von den für den Umrichter
verfügbaren Steueralgorithmen ab. Bei der einfachen U/f-Steuerung sind gewöhnlich
Regelbereiche von etwa 1:15 realisierbar. Im Falle eines Steueralgorithmus mit einer
Spannungsvektorsteuerung ist ein Bereich von 1:100 möglich. Und wenn ein Drehgeber die
tatsächliche Motordrehzahl zum Frequenzumrichter zurückführt, sind Anpassungsbereiche von
1:1000 bis 1:10 000 realisierbar.
Zusätzlich zu den Grenzwerten der verwendeten Steueralgorithmen sind auch der
Feldschwächungsbereich um die Nennfrequenz des Motors sowie der Betrieb mit niedriger
Drehzahl zu berücksichtigen. Bei niedriger Drehzahl verfügt der Motor nur über eine geringe
Selbstkühlung. Daher erfordert der Dauerbetrieb in diesem Drehzahlbereich entweder einen
separat angetriebenen externen Lüfter zur Kühlung des Motors oder eine Verringerung der
Wellenbelastung. Die Datenblätter der Hersteller geben an, unterhalb welcher Drehzahl das
Drehmoment zu verringern ist.
Beim Betrieb des Motors im Feldschwächungsbereich ist zudem die Reduktion des
verfügbaren Drehmoments mit 1/f und des Kippmoments mit 1/f
Feldschwächungsbereich beginnt, wenn der Frequenzumrichter das U/f-Verhältnis nicht mehr
aufrechterhalten kann. In Europa liegt dieser Punkt normalerweise bei 400 V/50 Hz und in
Nordamerika bei 460 V/60 Hz.
M
S
Losbrechmoment
Abb. 9.3 Frequenzumrichter mit einer optimierten Kennlinie für quadratische Lasten und einer Überlastfähigkeit
von 110 %. Um ein höheres Losbrechmoment zu erreichen, erfolgt der Start des Frequenzumrichters manchmal
mit einem konstanten Drehmoment, bevor die quadratische Kennlinie zum Einsatz kommt.
2
zu berücksichtigen. Der
M
B
M
Konstante übermäßige Last 160 %
Konstante übermäßige Last 110 %
M
N
n
Last-Drehmoment
L
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