Drehzahlregelung von Induktionsmotoren

Methoden der Drehzahlregelung von Induktionsmotoren

Induktionsmotoren sind aufgrund ihrer einfachen Bauweise und Zuverlässigkeit sehr beliebt. Es gibt verschiedene Methoden zur Steuerung ihrer Drehzahl mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad und Wirkungsgrad.

1. Frequenzregelung (Frequenzumrichter):

• Funktionsprinzip: Die synchrone Drehzahl eines Induktionsmotors ist direkt proportional zur Versorgungsfrequenz (ns = 60f/p, wobei f die Frequenz und p die Anzahl der Polpaare ist). Durch Änderung der Versorgungsfrequenz mittels eines Umrichters kann die Motordrehzahl stufenlos geregelt werden.
• Vorteile:

• • – Großer Drehzahlregelbereich, von Null bis über den Nennwert hinaus.
  • – Hohe Energieeffizienz, insbesondere bei reduziertem Betrieb.
  • – Möglichkeit der Drehmomentregelung.
  • – Zusätzliche Funktionen wie Sanftanlauf und -stopp, Motorschutz.

• Nachteile:
  • – Höhere Anschaffungskosten im Vergleich zu anderen Methoden.
  • – Erzeugung von Oberschwingungen, die andere Geräte im Netz beeinflussen können (Filter erforderlich).
• Anwendungen: Pumpen, Ventilatoren, Förderbänder, Kompressoren, Werkzeugmaschinen, Kräne.

Jetzt den Film ansehen!

2. Regelung der Versorgungsspannung:

• Funktionsprinzip: Die Reduzierung der Versorgungsspannung verringert das Motordrehmoment, was bei konstanter Last zu einer Drehzahlreduzierung führt.
• Vorteile: Einfache und relativ kostengünstige Methode.
• Nachteile:
• – Begrenzter Drehzahlregelbereich.
• – Geringe Energieeffizienz, insbesondere bei großer Spannungsreduzierung (Wärmeverluste).
• – Drehzahländerung ist stark lastabhängig.
• Anwendungen: Ventilatoren, Pumpen, wo keine präzise Drehzahlregelung erforderlich ist und die Last relativ konstant ist.

3. Rotorwiderstandsregelung (Schleifringmotoren):

• Funktionsprinzip: Bei Schleifringmotoren können zusätzliche Widerstände über Schleifringe und Bürsten in den Rotorstromkreis geschaltet werden. Eine Erhöhung des Widerstands reduziert die Drehzahl.
• Vorteile: Möglichkeit der Drehzahlregelung bei hohem Drehmoment.
• Nachteile:
• – Geringere Energieeffizienz (Energieverluste in Widerständen).
• – Größere Komplexität der Motorkonstruktion (Schleifringe, Bürsten erfordern Wartung).
• – Begrenzte Bürstenlebensdauer.
• Anwendungen: Anwendungen, die ein hohes Anlaufdrehmoment und die Möglichkeit der Drehzahlregelung unter Last erfordern, wie Kräne, Hebezeuge, Walzwerke.

4. Polpaarzahlregelung (Mehrpolmotoren):

• Funktionsprinzip: Mehrpolmotoren verfügen über Wicklungen, die umgeschaltet werden können, um die Anzahl der Polpaare (p) zu ändern. Die Änderung der Polpaarzahl führt zu einer gestuften Änderung der synchronen Drehzahl.
• Vorteile: Einfache und zuverlässige Methode.
• Nachteile:
• – Die Drehzahlregelung ist gestuft, nicht stufenlos.
• – Begrenzte Anzahl verfügbarer Drehzahlen (normalerweise 2-4).
• – Größere Komplexität der Wicklungskonstruktion.
• Anwendungen: Ventilatoren, Pumpen, wo eine gestufte Drehzahländerung ausreichend ist.

5. Mechanische Methoden (Getriebe):

• Funktionsprinzip: Die Änderung des mechanischen Übersetzungsverhältnisses zwischen Motor und angetriebenem Gerät ermöglicht die Änderung der Ausgangsdrehzahl.
• Vorteile: Einfach und zuverlässig, insbesondere bei Getrieben mit fester Übersetzung.
• Nachteile:
• – Die Drehzahlregelung ist gestuft (bei Getrieben mit variablem Übersetzungsverhältnis).
• – Zusätzliche mechanische Komponenten (Getriebe) erhöhen die Komplexität und können Wartung erfordern.
• Anwendungen: Eine breite Palette von Anwendungen, bei denen eine Drehzahländerung erforderlich ist, aber nicht unbedingt stufenlos und häufig.

Zusammenfassung

Als Hersteller von Steuerungsschränken mit langjähriger Erfahrung beobachten wir, dass Frequenzumrichter (Inverter) immer häufiger in Anwendungen zur Drehzahlregelung von Induktionsmotoren eingesetzt werden.
Besonders in komplexeren und anspruchsvolleren Anwendungen, wo präzise Steuerung und Prozessoptimierung entscheidend sind, machen ihre Vielseitigkeit, hohe Energieeffizienz und fortschrittlichen Steuerungsfunktionen unsere Lösungen zu einer zunehmend kostengünstigen Wahl auf lange Sicht.
Wir verstehen jedoch, dass jedes Unternehmen unterschiedliche Bedürfnisse an seinen Anwedungen hat. In einfacheren Anwendungen oder wenn die anfänglichen Investitionskosten im Vordergrund stehen, können traditionelle Methoden wie die Spannungsregelung oder Mehrpolmotoren eher geeignet sein.
Der Schlüssel liegt darin, die Anwendungsanforderungen gründlich zu verstehen und die richtige Steuerungsmethode zu wählen, die den Anforderungen am besten entspricht. Unser Ziel ist es, sowohl einen optimalen Prozessbetrieb als auch eine Minimierung der Betriebskosten zu gewährleisten, unabhängig vom Umfang oder der Komplexität Ihres Systems. Wir wählen Lösungen, die am effektivsten zu Ihrem Erfolg beitragen.

Kontaktformular

Bei technischen Fragen steht Ihnen unsere Technische Abteilung zur Verfügung