Drehstrom-Regelverfahren sorgen für präzisen Rundlauf

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Ihr Kerngedanke ist die proportionale Verstellung von Spannung und Frequenz. So bleibt der Fluss in der Maschine konstant und das maximale Moment erhalten (Bild 1– siehe Bildergalerie). Weil der Nennfluss das höchste Drehmoment je Kilogramm Maschine entwickelt, kommen die eingesetzten Rohstoffe – Stahl, Kupfer, Isoliermaterialien – am effektivsten zur Geltung.

An einem Umrichter lassen sich auf mehrere Motoren betreiben

Aus Sicht des Motors erscheint der gesteuerte Umrichter als eine „verstellbare Steckdose bezüglich Netzspannung und Netzfrequenz“. Deshalb kann man mit dieser Variante grundsätzlich auch mehrere kleinere Motoren gleichzeitig an einem Umrichter betreiben.

Dank ihres einfachen Prinzips und ihrer leichten Handhabbarkeit sind Frequenzumrichter mit der U/f-Steuerung schon nach kurzer Zeit einsatzbereit. Sie hat sich daher als Standardverfahren (ohne Drehzahlrückführung) durchgesetzt.

Auch SEW-Eurodrive verwendet ein Verfahren auf Basis der U/f-Steuerung bei den Frequenzumrichtern Movitrac LTEB, Movitrac B und Movidrive B für die Schaltschrank-installation sowie bei den dezentralen Antriebsreglern Movimot, Movifit FC und Movipro SDC.

Feldorientierung für optimales Betriebsverhalten

Genügt eine einfache Drehzahlverstellung für die Antriebsaufgabe nicht, weil hohe Dynamik oder ein großes Drehmoment gefordert sind, kommt eine feldorientierte Regelung in Betracht. Diesem bereits Ende der 1960er Jahre erfundenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Magnetfeld im Luftspalt und die Rotorgeometrie das Betriebsverhalten der Asynchronmaschine bestimmen.

Ihr Drehmoment verhält sich proportional zum Strom und somit zum magnetischen Fluss. Weil jede Änderung der in einem Magnetfeld gespeicherten Energie Zeit benötigt, erhält man das schnellste Momenten-Anregelverhalten, wenn man den Fluss über den Magnetisierungsstrom (im Grunddrehzahlbereich) drehzahlunabhängig konstant hält und nur den momentbildenden Strom verändert.

Flusskonstant verlangt unveränderlichen Erregerstrom

Die Flusskonstanz verlangt einen unveränderlichen Erregerstrom. Und zur Erzielung des Maximalmoments muss der Winkel zwischen Drehmoment und Fluss 90° betragen. Das gilt ebenso für Gleichstrom- wie für Drehstrommotoren.

Weil das Rechnen mit komplexen Ausdrücken der Form ej2/3 nicht jedermanns Sache ist, lässt sich ein Drehstromsystem mit drei um 120° versetzten Wicklungen (a, b und c) vereinfacht durch ein zweiphasiges, orthogonales Ersatzschaltbild mit α- und β-Koordinaten darstellen (Bild 2).

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