Frequenzumrichter

Frequenzumrichter für eine präzise Motorsteuerung

Ein Frequenzumrichter steuert die Drehzahl und das Drehmoment eines Elektromotors, indem er Frequenz und Spannung der Motorversorgung an die jeweilige Anwendung anpasst. Dadurch lässt sich ein Antrieb nicht nur kontrolliert starten und stoppen, sondern während des gesamten Betriebs bedarfsgerecht regeln.

Diese Drehzahlregelung bietet klare Vorteile: Maschinen können gleichmäßiger arbeiten, Prozesse lassen sich genauer steuern und der Energieverbrauch kann sinken. Besonders bei Pumpen und Lüftern ist häufig nicht dauerhaft die volle Motorleistung erforderlich. Statt den Volumenstrom mechanisch über Ventile oder Klappen zu begrenzen, passt der Frequenzumrichter die Motordrehzahl direkt an den tatsächlichen Bedarf an.

Frequenzumrichter kommen deshalb in zahlreichen Bereichen zum Einsatz – vom Maschinen- und Anlagenbau über die Fördertechnik bis zur Gebäudeautomation, Wasserwirtschaft und Prozessindustrie.

Frequenzumrichter passend zur Netzspannung auswählen

Die Netzspannung gehört zu den wichtigsten Auswahlkriterien. In industriellen Anlagen kommen besonders häufig Frequenzumrichter für 400-V-Drehstromnetze zum Einsatz. Für kleinere Motoren und Anwendungen ohne vorhandenen Drehstromanschluss stehen außerdem Geräte mit einphasiger 230-V-Einspeisung zur Verfügung.

Ein Frequenzumrichter mit 230-V-Eingang kann abhängig vom Modell einen dreiphasigen Motor mit passender Ausgangsspannung betreiben. Dabei müssen Motorschaltung, Nennspannung und Typenschilddaten genau berücksichtigt werden. Ein 400-V-Frequenzumrichter eignet sich dagegen für klassische industrielle Drehstromantriebe und ist in zahlreichen Leistungsstufen verfügbar.

Entscheidend ist nicht nur die Versorgungsspannung. Auch Ausgangsspannung, Motorverschaltung und Einsatzbedingungen müssen zum Antrieb passen. Unsere Experten unterstützen Sie dabei, die richtige Ausführung für Ihr vorhandenes Netz und den eingesetzten Motor zu bestimmen.

Leistung und Nennstrom richtig dimensionieren

Ein Frequenzumrichter sollte nicht ausschließlich anhand der Motorleistung in Kilowatt ausgewählt werden. Der Nennstrom des Motors ist für die Dimensionierung besonders wichtig. Dieser muss innerhalb des zulässigen Ausgangsstroms des Frequenzumrichters liegen.

Zusätzlich spielen das Lastverhalten und die erforderliche Überlastfähigkeit eine entscheidende Rolle. Pumpen und Lüfter besitzen in der Regel ein anderes Lastprofil als Förderanlagen, Mischer, Zentrifugen, Brecher oder Hubwerke. Anwendungen mit hohem Anlaufmoment oder häufigen Lastwechseln können einen höheren Ausgangsstrom und eine größere Überlastreserve erfordern.

Für eine sichere Auslegung sollten deshalb mindestens folgende Daten berücksichtigt werden: Motornennstrom, Motorleistung, Netzspannung, erforderlicher Drehzahlbereich, Lastart, Überlastanforderung, Umgebungstemperatur und Einbausituation. Auch Leitungslängen, Bremsvorgänge und die geplante Kommunikation können die Auswahl beeinflussen.

Frequenzumrichter für Pumpen und Lüfter

Pumpen und Lüfter zählen zu den wichtigsten Einsatzbereichen für Frequenzumrichter. Der Antrieb wird dabei nicht dauerhaft mit voller Drehzahl betrieben, sondern an den tatsächlichen Bedarf angepasst. Das reduziert den unnötigen Energieverbrauch und ermöglicht eine präzisere Regelung von Druck, Durchfluss oder Luftmenge.

Ein Frequenzumrichter kann bei Pumpenanwendungen außerdem einen kontrollierten Anlauf und Stopp unterstützen. Dadurch lassen sich mechanische Belastungen sowie Druckstöße im Rohrleitungssystem reduzieren. Viele Baureihen bieten spezielle Pumpenfunktionen, beispielsweise PID-Regelung, Trockenlaufschutz, Schlafmodus, automatische Wiederanläufe oder die Steuerung mehrerer Pumpen.

Bei Lüftern ermöglichen Frequenzumrichter eine bedarfsgerechte Luftmengenregelung. Das ist unter anderem in Absauganlagen, Kühlanlagen, Trocknungsprozessen und der Gebäudetechnik sinnvoll.

Frequenzumrichter für Fördertechnik und Maschinenbau

In Förderanlagen steuert der Frequenzumrichter die Geschwindigkeit von Bändern, Rollenbahnen, Kettenförderern oder Schneckenförderern. Ein kontrollierter Hochlauf reduziert ruckartige Bewegungen und schont Motor, Getriebe, Kupplung und Fördermechanik.

Auch unterschiedliche Prozessgeschwindigkeiten lassen sich gezielt einstellen. Dadurch kann die Förderleistung an vor- oder nachgelagerte Produktionsschritte angepasst werden. Je nach Baureihe stehen Funktionen wie Drehmomentregelung, Festfrequenzen, programmierbare Rampen, Positionierfunktionen oder eine integrierte SPS-Logik zur Verfügung.

Im Maschinenbau ermöglichen Frequenzumrichter eine flexible Anpassung an verschiedene Betriebszustände. Sie eignen sich beispielsweise für Werkzeugmaschinen, Verpackungsmaschinen, Mischanlagen, Wickler, Kompressoren und Produktionsanlagen mit wechselnden Drehzahlen.

Schutzart IP20, IP55 oder IP66

Die notwendige Schutzart hängt von der Einbauumgebung ab. Frequenzumrichter in Schutzart IP20 sind üblicherweise für den Einbau in einen Schaltschrank vorgesehen. Dort müssen sie gegen Staub, Feuchtigkeit und Berührung geschützt installiert werden.

Ausführungen in IP55 oder IP66 eignen sich je nach Modell für eine dezentrale Montage näher am Motor oder an der Maschine. Sie bieten einen höheren Schutz gegen Staub und Wasser. Dadurch kann sich der Aufwand für zusätzliche Schaltschränke und lange Motorleitungen reduzieren.

Trotz einer hohen Schutzart müssen Umgebungstemperatur, direkte Sonneneinstrahlung, chemische Belastungen, Kondensation und Reinigungsverfahren berücksichtigt werden. Die Schutzart allein entscheidet daher nicht darüber, ob ein Gerät für einen bestimmten Einsatzort geeignet ist.

Kommunikation mit SPS und Leitsystemen

Moderne Frequenzumrichter lassen sich in Automatisierungs- und Leitsysteme integrieren. Je nach Hersteller und Baureihe stehen beispielsweise Modbus RTU, Modbus TCP, Profinet, Profibus, CANopen oder Ethernet/IP zur Verfügung.

Über diese Schnittstellen können Steuerungen Sollwerte übertragen, den Betriebszustand überwachen und Fehlermeldungen auslesen. Das erleichtert die Diagnose und ermöglicht eine zentrale Prozesssteuerung. Auch Parameter, Stromaufnahme, Drehzahl, Drehmoment oder Energieverbrauch können abhängig vom Gerät in das Automatisierungssystem eingebunden werden.

Für einfachere Anwendungen reichen häufig digitale und analoge Ein- und Ausgänge aus. Hierüber lassen sich Start, Stopp, Drehrichtung, Drehzahlsollwert und Statusmeldungen steuern.

Sicherheitsfunktion STO

Viele Frequenzumrichter verfügen über die Sicherheitsfunktion Safe Torque Off, kurz STO. Diese Funktion verhindert, dass der Motor ein drehmomentbildendes Feld erzeugt. Sie kann damit Bestandteil eines sicheren Stillsetzkonzeptes sein.

STO ersetzt jedoch nicht automatisch eine vollständige Sicherheitsbetrachtung der Maschine. Sicherheitsniveau, Abschaltkonzept, Risikobeurteilung und notwendige zusätzliche Komponenten müssen für jede Anwendung separat geprüft werden.

Bei der Auswahl im esco Onlineshop können Sie gezielt nach Frequenzumrichtern mit STO suchen. Unsere Experten unterstützen Sie bei Fragen zur geeigneten Baureihe und zur technischen Einbindung.

Bremsen und kontrolliertes Verzögern

Soll ein Motor schnell abgebremst werden, kann die beim Verzögern entstehende Energie die Zwischenkreisspannung des Frequenzumrichters erhöhen. Je nach Anwendung und Gerät kann deshalb ein Bremswiderstand erforderlich sein.

Typische Anwendungen sind Hubwerke, Zentrifugen, schnell laufende Maschinen oder Förderanlagen mit kurzen Bremszeiten. Einige Geräte verfügen bereits über einen integrierten Bremschopper, bei anderen ist zusätzliches Zubehör notwendig.

Vor der Auslegung müssen bewegte Masse, Bremszeit, Motordaten und Wiederholhäufigkeit berücksichtigt werden. Eine zu klein ausgelegte Bremslösung kann zu Überspannungsabschaltungen oder thermischer Überlastung führen.

TOSHIBA, INVT und escodrives im esco Onlineshop

Im esco Onlineshop finden Sie Frequenzumrichter verschiedener Hersteller und Leistungsklassen. Das Sortiment umfasst Lösungen von TOSHIBA, INVT und escodrives.

Die unterschiedlichen Baureihen decken kompakte Standardanwendungen ebenso ab wie anspruchsvolle Maschinen- und Prozessantriebe. Je nach Modell stehen verschiedene Netzspannungen, Schutzarten, Kommunikationsschnittstellen, Sicherheitsfunktionen und anwendungsspezifische Funktionen zur Verfügung.

Welche Baureihe am besten passt, hängt nicht allein vom Hersteller ab. Entscheidend sind die technischen Anforderungen Ihrer Anlage, der gewünschte Funktionsumfang und die geplante Integration in die Steuerung.

Frequenzumrichter oder Softstarter?

Ein Frequenzumrichter eignet sich, wenn die Drehzahl des Motors während des Betriebs geregelt werden soll. Er ermöglicht unterschiedliche Geschwindigkeiten, kontrollierte Beschleunigungs- und Bremsvorgänge sowie eine flexible Prozesssteuerung.

Ein Softstarter begrenzt dagegen in erster Linie den Anlaufstrom und das Anlaufmoment. Nach dem Hochlauf arbeitet der Motor normalerweise mit seiner festen Nenndrehzahl. Für Anwendungen, die lediglich einen schonenden Start und Stopp benötigen, kann ein Softstarter daher die wirtschaftlichere Lösung sein.

Weitere Informationen zur Funktionsweise eines Frequenzumrichters und zu den Unterschieden zwischen den verschiedenen Motorstartverfahren finden Sie in unserem Expertenbeitrag „Was ist ein Frequenzumrichter?“.

Fachberatung, Parametrierung und Inbetriebnahme

Die korrekte Auswahl eines Frequenzumrichters entscheidet über Betriebssicherheit, Funktion und Lebensdauer des Antriebssystems. Unsere Experten unterstützen Sie bei der Auslegung nach Motorstrom, Netzspannung, Lastprofil, Schutzart und Kommunikationsanforderung.

Auf Wunsch helfen wir auch bei der Parametrierung und Inbetriebnahme. Dabei berücksichtigen wir unter anderem Beschleunigungs- und Bremsrampen, Motordaten, Schutzfunktionen, Sollwertvorgaben und Schnittstellen zur vorhandenen Steuerung.

Bei speziellen Anforderungen prüfen wir gemeinsam mit Ihnen, welche Baureihe und welche Gerätegröße für die Anwendung geeignet sind. Rufen Sie uns gerne an – wir beraten Sie persönlich.

Frequenzumrichter im esco Onlineshop kaufen

Nutzen Sie die Filter im esco Onlineshop, um Frequenzumrichter nach Hersteller, Leistung, Spannung, Schutzart, Kommunikation und Sicherheitsfunktion auszuwählen. So können Sie das Produktsortiment gezielt auf Ihre Anwendung eingrenzen.

Benötigen Sie Unterstützung bei der Dimensionierung, stehen Ihnen unsere Antriebsexperten zur Seite. Gemeinsam wählen wir einen Frequenzumrichter, der technisch zu Ihrem Motor und wirtschaftlich zu Ihrer Anwendung passt.