VFD-Dimensionierung: 4 wesentliche Schritte für die korrekte Auswahl

Hallo zusammen, heute möchte ich einige wichtige Punkte zur VFD-Dimensionierung erläutern (variabler Frequenzantrieb Auswahl). Viele Elektrofachleute sind mit Antrieben mit variabler Frequenz vertraut, aber ihre Kenntnisse über die Auswahl spezifischer Frequenzumrichter sind möglicherweise nicht umfassend. In diesem Artikel werden mehrere kritische Punkte, von grundlegenden Prinzipien bis hin zu Sonderfällen, anhand von praktischen Beispielen erläutert.

Flussdiagramm des VFD-Auslegungsprozesses mit Motor-Laststrom, Nennstrom, Drehmomenttyp und Überlegungen zur Leistungsreduzierung

VFD-Auswahl nach Lasttyp

Bei der Auswahl eines Frequenzumrichters muss zunächst der Lasttyp ermittelt werden.

  • Variable Drehmomente: Typische Anwendungen sind VFD-Ventilatoren und VFD-Pumpen. Diese Lasten weisen eine quadratische Beziehung auf, bei der das Ausgangsdrehmoment proportional zum Quadrat der Drehzahl ist.
  • Konstantes Drehmoment: Die meisten industriellen Motorlasten fallen unter diese Kategorie, bei der das Drehmoment unabhängig von der Drehzahl relativ konstant bleibt.

Wenn die Art der Last bei der Auslegung des Frequenzumrichters nicht richtig bestimmt wird, ist selbst die höchste Nennleistung unwirksam. Dies ist der kritische erste Schritt, der Aufmerksamkeit erfordert.

VFD-Dimensionierung nach Motor-FLA

Ein häufiger Fehler bei der Dimensionierung eines VFD für einen Motor besteht darin, sich ausschließlich auf die Nennleistung zu verlassen. Der richtige Ansatz ist die VFD-Dimensionierung auf der Grundlage der Volllast-Ampere (FLA) des Motors.

Die Methode ist ganz einfach:

  • Beachten Sie den auf dem Typenschild des Motors angegebenen Nennstrom (FLA, Full Load Amps).
  • Wählen Sie ein VFD-Modell mit einem Nennstrom, der diesem Wert entspricht oder darüber liegt.

Bei der Dimensionierung von VFDs geht es also im Wesentlichen um die Auswahl des Stroms, nicht der Leistung. Dies ist besonders kritisch für Spezialmotoren, bei denen Leistung und Strom nicht in einem festen Verhältnis zueinander stehen - eine leistungsbasierte Auswahl führt oft zu Fehlern.

VFD-Dimensionierungsanpassungen für Sonderfälle

Unter VFD-Anwendungsleitfäden, achten Sie besonders auf diese Szenarien:

  • Spezialmotoren (z. B. Synchronmotoren, Hochgeschwindigkeitsmotoren, Motoren mit gewickeltem Rotor, Tauchpumpenmotoren, Wälzkolbengebläsemotoren) ziehen in der Regel höhere Ströme als Standardmotoren. In solchen Fällen sollte der VFD eine Nummer größer als der Motor ausgelegt werden, um die Kompatibilität zwischen Motor und VFD sicherzustellen.
  • Häufige Starts/Stopps oder Stoßbelastungen: Es wird empfohlen, den VFD eine Nummer größer als den Motor zu dimensionieren, um Überstrom zu vermeiden.
  • Große Höhe (>1000m): Dünnere Luft verringert die Wärmeableitung, so dass der Frequenzumrichter für große Höhen ausgelegt werden muss - in der Regel eine Nummer größer als der Motor.
  • Hohe Umgebungstemperatur (>40°C): Unzureichende Kühlung kann zu Überhitzungsfehlern des Frequenzumrichters führen, die eine höhere Leistung erfordern.
  • Anspruchsvolle Beschleunigungs-/Abbremsanforderungen: Wenn die Beschleunigungszeit deutlich kürzer ist als die Standardwerte (z. B. 3s statt 10s), treten größere Stromstöße auf. Die VFD-Dimensionierung für schnelle Beschleunigung ist erforderlich, typischerweise ein bis zwei Größen größer.

Vermeidung einer übermäßigen VFD-Überdimensionierung

Viele Kunden erhöhen blindlings die Kapazität, nachdem sie auf VFD-Fehlerbehebung Manchmal werden die Geräte zwei oder drei Nummern größer als der Motor gewählt. Dieser Ansatz ist eigentlich unvernünftig.

Die richtige Methode ist:

  • Eine Nummer größer ist sinnvoll (um Kabellängen, Spezialmotoren usw. zu berücksichtigen).
  • Zwei Größen oder mehr sind eine Verschwendung: Sie erhöhen nicht nur die Kosten, sondern führen auch zu Risiken der Überdimensionierung von Frequenzumrichtern, wie z. B. einem geringeren Wirkungsgrad und erhöhter Wärmeentwicklung.

Bei der Dimensionierung von VFDs geht es daher nicht nur um die Auswahl eines größeren Geräts, sondern um eine wissenschaftliche Optimierung auf der Grundlage von Faktoren wie Nennstrom, Drehmoment und Leistungsreduzierung.

Schlussfolgerung

Die grundlegende Logik der VFD-Dimensionierung lässt sich folgendermaßen zusammenfassen:

  • Bestimmen Sie zunächst den Lasttyp (konstantes oder variables Drehmoment).
  • Wählen Sie den VFD auf der Grundlage der FLA (Volllaststromstärke) des Motors.
  • Wenden Sie eine angemessene Leistungsreduzierung für besondere Betriebsbedingungen an (spezielle Motoren, Höhe, Temperatur, Beschleunigungs-/Verzögerungsanforderungen).
  • Vermeiden Sie eine übermäßige Überdimensionierung, um Kosteneffizienz und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Nur wenn man diese Details bei der Auswahl eines Frequenzumrichters versteht, kann man eine echte Kompatibilität zwischen Motor und Frequenzumrichter erreichen und so wiederholte Fallstricke bei der Fehlersuche und Fehleranalyse vermeiden.

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