Die moderne Industriewelt hat eine Technologie begrüßt und übernommen, die Effizienz und “Präzision ermöglicht” den Frequenzumrichter, auch bekannt als Variable Frequency Drive (VFD). Diese Geräte steuern die Drehzahl und das Drehmoment von Elektromotoren, indem sie Frequenz und Spannung anpassen. Ganz gleich, ob Produktionsanlage, Klärwerk oder Schwerlasthandling,der richtige Frequenzumrichter macht den Betrieb energieeffizient, reduziert den Verschleiß an Anlagen und steigert die Gesamtproduktivität.
Doch wie trifft man die richtige Auswahl? Im Folgenden finden Sie einen Leitfaden, der die wichtigsten Aspekte erläutert und fundierte Entscheidungsgrundlagen bietet. Wir betrachten die verschiedenen Arten industrieller Umrichter, erklären die VFD-Spezifikationsmerkmale und zeigen praxisorientierte Schritte, damit Ihre Wahl exakt zu Ihren Anforderungen passt. Nach der Lektüre verfügen Sie über alle Grundlagen, um eine technisch korrekte Entscheidung zu treffen.
Was ist ein Frequenzumrichter?
Ein Frequenzumrichter ist ein elektronisches Gerät, das Netzwechselstrom mit fester Frequenz (meist 50 oder 60 Hz) in Wechselstrom mit variabler Frequenz umwandelt. Einfach gesagt: Er ermöglicht es, Motoren ohne mechanische Eingriffe wie Riemen, Getriebe oder Übersetzungen bei unterschiedlichen Drehzahlen zu betreiben.
Konventionelle Motoren laufen stets mit voller Nenndrehzahl. Wird jedoch weniger Leistung benötigt, geht Energie verloren und Bauteile werden unnötig belastet. Ein Frequenzumrichter stimmt die abgegebene Leistung exakt auf den realen Lastbedarf ab und kann in vielen industriellen Anwendungen bis zu 50 % Energie einsparen. Gleichzeitig verlängert er die Lebensdauer der Anlagen dank geringerer thermischer Belastung und sanfter Start-Stopp-Vorgänge. Weniger Kosten. Weniger Ausfälle. Nachhaltiger Betrieb.
Eine falsche Auswahl hingegen führt zu Überhitzung, ineffizienter Leistung und möglicherweise zu Ausfällen. Deshalb ist das Verständnis der späteren Anwendung ein essentieller Schritt für die korrekte Anpassung der VFD Spezifikationen. Mit dem richtigen Frequenzumrichter läuft die Anlage zuverlässig und störungsfrei.
Arten industrieller Frequenzumrichter
Industrielle Frequenzumrichter sind in verschiedenen Bauarten erhältlich, um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden. Die richtige Kenntnis ihrer Funktionsweise ermöglicht die optimale Spezifikationszuordnung.
Spannungszwischenkreis-Umrichter (VSI): Die Arbeitstiere der Industrie
Diese Umrichter nehmen konstante Gleichspannung auf und erzeugen daraus Netzwechselstrom mit variabler Frequenz über pulsbreitenmodulierte Signale. VSI-Umrichter kommen überall dort zum Einsatz, wo präzise Drehzahlregelung erforderlich ist, z. B. in Pumpen und Lüftungssystemen.
Vorteile: kompakter Aufbau, hoher Wirkungsgrad (bis zu 98 %), einfache Integration
Nachteil: empfindlich gegenüber Eingangsspannungsschwankungen
Stromzwischenkreis Umrichter (CSI)
Sie liefern konstanten Gleichstrom und eignen sich für Hochleistungsanwendungen. Ideal z. B. in Stahlwerken oder Krananlagen, bei denen das Drehmoment selbst bei geringen Drehzahlen hoch bleiben muss. Sie bieten starke Überlastfähigkeit und integrierten Kurzschlussschutz, sind jedoch größer und kostspieliger.
PWM-Umrichter: Die Präzisesten
PWM-Umrichter steuern die Ausgangsleistung durch veränderbare Pulsbreiten. Sie gelten als die präzisesten Steuergeräte, da geringe Oberschwingungen den Motor vor elektrischen Schäden schützen.
Pro: beste Drehzahlpräzision, hohe Energieeffizienz
Kontra: mögliche elektromagnetische Störungen
| Typ | Funktionsprinzip | Typischer Einsatz | Wirkungsgrad |
| VSI | Variable AC aus fester DC | Pumpen, Lüfter | “95-98” % |
| CSI | Konstanter DC Strom | Krane, Walzwerke | “92-96” % |
| PWM | Präzise Pulssteuerung | Robotik, Fertigung | “96-99” % |
Grundregel für die Auswahl nach Lastprofil:
- variabler Drehmomentbedarf (z. B. Pumpen) ⇒ VSI
- konstantes Drehmoment (z. B. Extruder) ⇒ CSI
Leitfaden zur Auswahl des richtigen Frequenzumrichters
Schritt 1: Leistungsbedarf analysieren
Welche Motorleistung wird benötigt? Variabler (quadratischer) Lastfall wie bei Lüftern/Pumpen oder linearer Last wie bei Mischern? Zukünftige Leistungsreserve: +10-20 % einplanen.
Beispiel:
Förderband mit 5 HP Dauerbetrieb und 150 % Lastspitzen.
Schritt 2: Motordaten prüfen
Beachten:
- Spannung
- Nennstrom
- Überlastfaktor (> 1,15)
Induktionsmotoren arbeiten meist optimal mit VSI-Umrichtern; Synchronmotoren bevorzugen oft Vektorantriebe.
Schritt 3: Umgebungskriterien berücksichtigen
- Temperaturgrenzen
(ab 50 °C fällt die Leistungsfähigkeit!) - Höhenlage
(> 1000 m reduziert die Kapazität) - Hygienebereiche ⇒ Edelstahlgehäuse
Schritt 4: Funktionsmerkmale priorisieren
Achten Sie auf:
- Wirkungsgrad > 95 %
- Bremsoptionen für schnelle Stopps
- Energierückgewinnung (z. B. in Aufzügen)
- EMV-Filter bei empfindlicher Elektronik
Schritt 5: Vergleich und Budget
Mit einfachen Berechnungstools kann die Amortisation in 12 Jahren nachgewiesen werden.
Schritt 6: Installation, Test, Überwachung
Installation durch Fachpersonal, werksseitige Grundeinstellungen nutzen und Beschleunigungszeiten anpassen, um Fehlabschaltungen zu vermeiden. Kontinuierlich Diagnosefunktionen prüfen: So lässt sich sicherstellen, dass das Gerät dauerhaft die spezifizierten VFD-Kennwerte erfüllt.
Beispiel:
Eine Pumpstation sparte 40 % Energie, nachdem ein 20 kW‑VSI korrekt ausgelegt und installiert wurde
Häufige Probleme und direkte Abhilfe
| Problem | Auswirkung | Sofortmaßnahme |
| Spannungsspitzen | Überlast, Abschaltungen | Dimension um 20 % erhöhen |
| Störsignale | Signalverluste | EMV-Filter einsetzen |
| Überhitzung | kürzere Lebensdauer | Kühlung verbessern, Außenkühler |
| Programmierfehler | Fehlauslösung | Handbuch folgen, Auto-Tuning |
Diese Hinweise verlängern die Lebensdauer und erhöhen die Zuverlässigkeit.
Fazit
Die richtige Auswahl eines Frequenzumrichters basiert auf korrekter Anlagenauslegung, präziser VFD-Spezifikationsprüfung und dem Verständnis der verschiedenen industriellen Umrichtertypen. Mit retrofit GmbH wählen Sie einen Frequenzumrichter, der Ihre Anforderungen erfüllt und die in diesem Leitfaden beschriebenen Technologien unterstützt. So erreichen Sie höchste Effizienz, Betriebssicherheit und Kosteneinsparung.
Die richtige Wahl ist nicht die billigste sondern die passende.
