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Frequenzumrichter — einfach erklärt

Oft auch gesucht als: Frequenzumrichter Drehzahl einstellen · U/f-Kennlinie

Ein Frequenzumrichter macht aus der festen Netzfrequenz eine einstellbare — und damit wird die Drehzahl eines Drehstrommotors regelbar.

Frequenzumrichter jetzt üben Kostenlos, ohne Anmeldung · die Lösung sagen? Könnte jeder

Was dich hier erwartet

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Erklärt von ganz vorn Ohne Vorwissen, ein Satz nach dem anderen. Wer es schon kann, überspringt es.
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Nicht vorgesagt, sondern gefragt Du bekommst Fragen, die dich hinführen. Abschreiben geht hier nicht — verstehen schon.
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Was hakt, kommt wieder Nach einem Tag, nach drei Tagen, nach einer Woche. So lange, bis es sitzt.

So sieht das beim Üben aus

Eine echte Aufgabe aus diesem Thema. Du bekommst sie nicht vorgerechnet — du wirst hingeführt.

Die Aufgabe

Ein Motor mit 2 Polpaaren wird über einen Frequenzumrichter mit 25 Hz betrieben.
Wie groß ist die Synchrondrehzahl in 1/min?

Erste Frage an dich

Warum kann man mit einem Frequenzumrichter die Drehzahl ändern?

Weil die Drehzahl direkt an der Frequenz hängt
Weil er die Spannung ändert
Weil er den Strom begrenzt

Danach kommen 2 weitere Fragen — und am Schluss schreibst du die Antwort selbst hin. Wenn du nicht weiterweißt, gibt es einen Tipp: Schau dir an, wovon die Synchrondrehzahl abhängt.

Frequenzumrichter von ganz vorn

Ein Satz nach dem anderen, ohne Vorwissen.

Die Drehzahl eines Drehstrommotors hängt an der Frequenz: n = 60 · f : p. Die Polpaarzahl ist fest eingebaut, die Frequenz nicht.

Am festen Netz sind es immer 50 Hz. Der Motor läuft also mit 3000, 1500, 1000 oder 750 1/min, je nach Polpaarzahl.

Ein Frequenzumrichter erzeugt daraus eine Wechselspannung mit einstellbarer Frequenz — etwa 5 Hz zum Anfahren und 60 Hz für den Schnelllauf.

Er arbeitet in drei Stufen: Gleichrichter, Zwischenkreis, Wechselrichter. Aus Wechselspannung wird Gleichspannung und daraus wieder Wechselspannung mit der gewünschten Frequenz.

Wichtig ist, dass die Spannung mitgeführt wird. Bei halber Frequenz braucht der Motor auch etwa die halbe Spannung, sonst wird die Wicklung zu heiß. Das nennt man U/f-Kennlinie.

Unter etwa 25 Hz reicht die Kühlung eines eigenbelüfteten Motors oft nicht mehr aus — dann braucht er einen Fremdlüfter.

Über die Netzfrequenz hinaus lässt sich die Drehzahl auch steigern. Dann sinkt allerdings das Drehmoment, weil die Spannung nicht weiter mitwachsen kann.

Im Zwischenkreis stehen große Kondensatoren. Die bleiben nach dem Abschalten noch minutenlang geladen — Entladezeit abwarten, bevor du hineingreifst.

Wozu man das braucht

Schritt für Schritt

  1. Kläre, was gegeben ist: Frequenz oder gewünschte Drehzahl.
  2. Lies die Polpaarzahl vom Typenschild ab oder rechne sie aus der Nenndrehzahl zurück.
  3. Für die Drehzahl: n = 60 · f : p.
  4. Für die Frequenz: f = n · p : 60.
  5. Prüf, ob die Frequenz im zulässigen Bereich liegt und ob die Kühlung reicht.

Ein durchgerechnetes Beispiel

Aufgabe: Motor mit 2 Polpaaren soll mit 900 1/min laufen. Welche Frequenz?

  1. f = n · p : 60
  2. 900 · 2 = 1800
  3. 1800 : 60

Ergebnis: 30 Hz

Die häufigsten Fehler

Mit 50 Hz gerechnet statt mit der eingestellten FrequenzAm Umrichter ist die Frequenz gerade nicht fest. Genau darum geht es.
Polzahl statt Polpaarzahl eingesetztVier Pole sind zwei Polpaare. In die Formel gehört die Polpaarzahl.
Spannung nicht mitgeführtBei niedriger Frequenz und voller Spannung wird die Wicklung zu heiß. Die U/f-Kennlinie muss passen.
Zwischenkreis nicht entladenAuch nach dem Abschalten stehen dort noch gefährliche Spannungen. Wartezeit einhalten und nachmessen.

Frequenz und Drehzahl (Synchrondrehzahl)

Frequenz1 Polpaar2 Polpaare3 Polpaare
10 Hz600 1/min300 1/min200 1/min
25 Hz1500 1/min750 1/min500 1/min
50 Hz3000 1/min1500 1/min1000 1/min
60 Hz3600 1/min1800 1/min1200 1/min
75 Hz4500 1/min2250 1/min1500 1/min

Die Läuferdrehzahl liegt jeweils um den Schlupf darunter. Über 50 Hz sinkt das verfügbare Drehmoment, weil die Spannung nicht weiter steigen kann.

Zum Ansehen

Gleich- richter Zwischen- kreis Wechsel- richter M 50 Hz f frei Aus fester Netzfrequenz wird eine einstellbare n = 60 · f : p

Wörter, die man kennen muss

FrequenzumrichterGerät, das die Frequenz für einen Drehstrommotor einstellbar macht.
ZwischenkreisDer Gleichspannungsteil im Umrichter, mit großen Kondensatoren.
U/f-KennlinieDer feste Zusammenhang, mit dem die Spannung der Frequenz folgt.
SanftanlaufLangsames Hochfahren der Frequenz, damit der Anlaufstrom klein bleibt.

Das Wichtigste in Kürze

  • n = 60 · f : p — Synchrondrehzahl aus der eingestellten Frequenz
  • Nach f umgestellt: f = n · p : 60
  • Die Spannung muss der Frequenz folgen (U/f-Kennlinie).
  • Unter etwa 25 Hz reicht die Eigenkühlung oft nicht mehr.
  • Über 50 Hz sinkt das Drehmoment.
  • Der Zwischenkreis bleibt nach dem Abschalten geladen — Entladezeit abwarten.
  • Umrichter erzeugen Oberschwingungen; geschirmte Motorleitung verwenden.

Frequenz und Spannung zusammen — zum Ausprobieren

Ein Umrichter hält U durch f konstant. Zieh die Frequenz und sieh, warum.

Das Modell zum Schieben steht in der App — dort siehst du sofort, was sich ändert, wenn du an einem Wert drehst.

Modell ausprobieren

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Verstanden hast du es erst, wenn du es selbst hinschreiben kannst. Genau dafür ist diese Seite gebaut: Die Lösung sagen könnte jeder — hier kommen Fragen, die dich hinführen, und am Schluss schreibst du die Antwort selbst.

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