Was genau ist ein Wechselstromantrieb und wie funktioniert er?

Olli Tevä erläutert die AC-Antriebstechnologie und insbesondere deren Einsatzmöglichkeiten in HVAC-Anwendungen

Ein Wechselstromantrieb ist ein Gerät, mit dem die Drehzahl eines Elektromotors gesteuert wird. Die Geschwindigkeit wird durch Änderung der Frequenz der Stromversorgung des Motors gesteuert.

Die an einen Motor angeschlossene dreiphasige Spannung im nationalen Stromnetz erzeugt darin ein rotierendes Magnetfeld. Der Rotor des Elektromotors folgt diesem rotierenden Magnetfeld.

Die Geschwindigkeit wird durch den Wechselstromantrieb gesteuert, der die Frequenz des Netzwerks auf einen Wert zwischen 300 Hz oder sogar höher umwandelt. Die Drehzahl des Motors wird somit proportional zur Frequenz geregelt.

Die Technologie hinter der Drehzahlregelung des Wechselstrommotors besteht aus:

Die von Wechselstromantrieben gesteuerten Motortypen arbeiten normalerweise mit konstanter Drehzahl. Die Möglichkeit für den Benutzer, die Drehzahl des Motors zu steuern, bietet ihm möglicherweise verschiedene Vorteile hinsichtlich Prozesskontrolle, Systembelastung und Energieeinsparungen.

Prozesskontrolle: Steuerung der Prozessausgabe entsprechend dem Bedarf; Synchronisieren verschiedener Teile des Hauptprozesses, um einen reibungslosen Ablauf zwischen den Unterprozessen sicherzustellen; Einfaches Ändern des Setups, wenn sich die Prozessanforderungen ändern.

Bei Systembelastung: Reduzierung des Anlaufstroms, was den Einsatz kleinerer Sicherungen und Versorgungsanschlüsse ermöglicht und Spitzenlasten im Stromnetz reduziert; Reduzierung des mechanischen Stoßes in Start- und Stoppsituationen.

Energie: Einsparung elektrischer Energie im Vergleich zu herkömmlichen Methoden der Prozesssteuerung. Bei Pumpen- und Lüfteranwendungen beispielsweise liegen die Energieeinsparungen typischerweise bei 20–50 Prozent.

Bei Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungsanwendungen (HVAC) hängen die Hauptprozesse mit Erhitzen, Kühlen, Trocknen und Umwälzen von Luft zusammen. Unterstützende Prozesse beziehen sich meist auf die Abführung zusätzlicher Wärme aus dem Gebäude oder die Bereitstellung zusätzlicher Wärmeenergie für das Gebäude.

Die meisten HLK-Anwendungen, in denen Wechselstromantriebe zum Einsatz kommen, sind Ventilatoren, Pumpen und Kompressoren.

Lüfter und Pumpen: Die Verwendung eines Wechselstromantriebs zur Steuerung der Lüfter- oder Pumpenleistung anstelle von Klappen, Flügeln, Ventilen oder Ein/Aus-Steuerung führt zu erheblichen Energieeinsparungen, wenn die erforderliche Leistung die meiste Zeit unter dem Nennwert liegt.

Der Wechselstromantrieb steuert die Drehzahl der Pumpe und des Lüfters, indem er die zugeführte elektrische Energie verändert, anstatt den Luft- oder Wasserstrom zu dämpfen. Es ist, als würde man die Geschwindigkeit eines Autos reduzieren, indem man weniger auf das Gaspedal tritt, anstatt die Bremse zu benutzen, um die Geschwindigkeit zu verlangsamen. Die Amortisationszeit eines Wechselstromantriebs beträgt in der Regel ein Jahr oder weniger.

Weitere Vorteile der Verwendung eines Wechselstromantriebs zur Steuerung der Lüfter- oder Pumpengeschwindigkeit sind: