Frequenzumrichter und seinen Aufbau verstehen

Die Funktion des Frequenzumrichters vereinfacht erklärt

• Vielleicht wissen Sie es schon - allen aber, die es nicht wissen, sei zunächst gesagt, dass ein Frequenzumrichter Strom richtet. Dies soll heißen, dass er aus Wechselspannung eine wandelbare Spannung macht, welche direkt an Elektrogeräte abgegeben werden kann.
• Im Großen und Ganzen verändert der Frequenzumrichter also, wie der Name schon sagt, die Frequenz, aber auch die Amplitude einer gegebenen Wechselspannung. Welche Werte die Ausgangsspannung haben sollte, hängt davon ab, welche Maschinen schließlich mit dem umgerichteten Strom versorgt werden sollen.
• Die meisten Frequenzumrichter machen es Ihnen als Bediener leicht, die richtige Ausgangsspannung zu finden, da sie spezielle Eingänge für Sensoren aufweisen, welche die Eigenschaften der zu versorgenden Maschine erfassen können. Dazu zählt beispielsweise die Drehzahl.
• Wenn Sie sich nun fragen, inwiefern der Frequenzstromumrichter sich vom Umrichter unterscheidet, so sei Ihnen verraten, dass der Umrichter dem Frequenzumrichter in seinem Aufbau zwar gleicht, jedoch arbeitet der Umrichter mit konstanter Frequenz und Amplitude einer gleichbleibenden Spannung und soll Maschinen nicht steuern, sondern mehrere Maschinen von dergleichen Quelle aus versorgen.

Frequenzumrichter - zum funktionalen Aufbau des Geräts

Frequenzumrichter kommen am häufigsten für Drehstrommotoren zum Einsatz. Sie sollen die Sinusform einer Ausgangswechselspannung in eine Spannung mit veränderbarer Frequenz und Amplitude wandeln.

Induktiver Widerstand - eine Erklärung aus der Physik

Ein induktiver Widerstand lässt sich in einem Wechselstromkreis mit einer Spule realisieren. Aber …

• Da Frequenzumrichter so den Spannungszwischenkreis umrichten sollen, bauen sie zunächst auf einer Brückenschaltung auf, welche die entsprechende Wechselspannung am Eingang des Geräts in Gleichspannung umschaltet.
• Die Spannung erreicht schließlich den Speicher des Frequenzumrichters, welcher einen speziellen Kondensator enthält, der die eingehende Spannung wiederum glätten soll. Erst nach der Glättung kann die Spannung an die Wechselrichtschaltung abgegeben werden.
• Die Wechselrichtschaltung innerhalb des Aufbaus von Frequenzumrichtern ist es nun, welche die schon geglättete Spannung zu Drehspannung umwandelt. In der Wechselrichtschaltung befinden sich hierfür GTOs und IGBTs. Je nach angestrebter Leistung der Zielspannung kommt es via eines Ansteuermusters zur Ansteuerung eines GTO- oder aber IGTB- Ventils.
• Die sinusförmige Ausgangsspannung hat nun bereits die Sinusform verloren. Am Ausgang des Frequenzumrichters ist der Motor angeschlossen, welcher schließlich versorgt werden soll. Durch ihn strömt nun die vom Umrichter umgerichtete Spannung. Hochfrequente Pulssteller sorgen dafür, dass die Spitzen des abgegebenen Stroms möglichst niedrig bleiben.
• Die Treibspannung wird nun innerhalb der Motorwicklungen anhand von Selbstinduktion generiert, sodass die Stromrichtung zwingend gleich bleibt. Damit innerhalb der Motorwicklungsinduktivitäten die Spannung nicht so sehr steigt, dass die Transistoren Schaden nehmen, sind Freilaufdioden verbaut, die dem Strom des Motors als einziger Strompfad zur Verfügung stehen, nachdem die Transistoren mit Beginn der Induktivität eine Sperrung erfahren.

Sind Sie in Physik und Elektrik nicht allzu bewandert, so werden Sie sich mit der obigen Erklärung vielleicht ein wenig schwer tun. Es sei Ihnen in diesem Falle dazu geraten, sich zunächst über Richtschaltungen und Induktivität zu erkundigen, bevor Sie sich mit der Funktionsweise des Frequenzumrichters auseinandersetzen. An dieser Stelle können die Grundprinzipien von Induktivität und entsprechenden Schaltungen aus Platzgründen leider nicht erklärt werden.