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Fünf Gründe für die Verwendung eines Frequenzumrichters bei Kompressoren

Frequenzumrichter (Variable Frequency Drives – VFD) sind keine neuartige Technologie. Ihr Funktionsumfang aber wächst stetig. Sie übernehmen immer mehr Funktionen, zusätzlich zu den  Energieeinsparungen, für die sie traditionell bekannt sind. Beim Einsatz mit Kompressoren ergeben sich viele zusätzliche Vorteile.

Fünf Gründe für die Verwendung eines Frequenzumrichters in Ihrer Kompressoranwendung:

1. Energieeffizienz (Einsparungen)

Der bekannteste Vorteil eines Frequenzumrichters ist die Erhöhung der Energieeffizienz.

Bei einem üblichen Aufbau einer Kompressoranwendung wird der Drehstrommotor, der den Kompressor antreibt, direkt am Netz betrieben.  Der Motor läuft mit einer kontinuierlichen Drehzahl, unabhängig von den Anforderungen des Kompressors.  Der Kompressor verwendet die für sich notwendige Energieleistung des Motors, die restliche Energie geht in Drosseln oder Bypässen verloren.

Wenn der Motor von einem Frequenzumrichter gesteuert wird, kann die Frequenz des antreibenden Stroms und somit die Drehzahl des Motors an die notwendige Kompressorleistung angepasst werden. Wenn an bestimmten Punkten im Prozess weniger Energie erforderlich ist, kann der Umrichter die elektrische Frequenz anpassen und den Motor verlangsamen. So stellt man sicher, dass der Motor nur die Energie verbraucht, die der Prozess in diesem Augenblick benötigt. Studien haben gezeigt, dass eine Verringerung von 20 % in der Motordrehzahl zu einer Energieeinsparung von 50 % führen kann. (Quelle: GAMBICA)

Betreibern von Kompressoren in der Kältetechnik oder bei der Drucklufterzeugung ermöglicht der Einsatz von Frequenzumrichtern so eine gesteigerte Energieeffizienz und Einsparungen beim Betrieb ihrer Anlagen.

Energieeinsparung ist nachweislich der Schlüsselfaktor hinter einer Investition in einen Frequenzumrichter. Doch es gibt weitere Vorteile.

2. Erweiterter Funktionsumfang

Die Antriebe werden immer intelligenter und bieten jetzt hervorragende Feedback- und Überwachungsfunktionen. Sensoren, die verwendet werden, um eine breite Palette von Betriebsparametern wie Druck, Temperatur und Bewegung zu erkennen, können an den Frequenzumrichter angeschlossen werden. Die Geräte berechnen so die optimale Ausgangsfrequenz bzw. Motordrehzahl. Wenn sich eine Variable ändert, passt der Antrieb die Frequenz automatisch an. Die Drehzahl des Motors ändert sich entsprechend.

Die Temperaturüberwachung des Motors ist ein weiteres gutes Beispiel für nützliche Funktionen. Der Frequenzumrichter kann darauf eingestellt werden, die Motortemperatur zu überwachen, um eine Motorüberhitzung zu verhindern. Bei zu hoher Temperatur kann er die Motordrehzahl verringern oder der Motor wird vollständig angehalten. Das gleiche Prinzip kann auch auf den Kompressoröldruck angewandt werden.

Diese und andere zusätzliche Funktionalitäten erhöhen die Betriebssicherheit und Verfügbarkeit Ihrer Anlagen. 

3. Geringerer Verschleiß von Komponenten

Die Optimierung der Motor- und Kompressorleistung kann die Belastung mechanischer und elektrischer Komponenten in einem System verringern. Die Verfügbarkeit steigt infolge von geringerem Verschleiß. Durch die Reduzierung der Drehzahl, mit der der Motor in bestimmten Abschnitten des Prozesses läuft, werden die einzelnen Komponenten einer geringeren Belastung ausgesetzt.

4. Systemzuverlässigkeit

Zahlreiche Antriebe bieten nun Sicherheitsfunktionen wie Kurzschlussschutz und STO-Funktionen. Die Auswahl eines Antriebs mit diesen Funktionen kann den Bedarf an elektrischen Komponenten (wie z. B. Motorschutzschaltern und Schaltschützen) eliminieren. Die geringere Anzahl elektrischer Komponenten erhöht die Zuverlässigkeit des Systems. Im Ergebnis bedeutet das höhere Anlagenverfügbarkeit bei gleichzeitig geringeren Herstellungskosten.

5. Niedrigere Anlaufströme

Im Vergleich zu einem direkt am Netz betriebenen Motor mit Direktanlauf kann ein Frequenzumrichter den Anlaufstrom um bis zu 80 % senken, ohne das Anlaufmoment zu beeinträchtigen. Durch den niedrigeren Anlaufstrom wird das Stromnetz beim Einschalten der Motoren einer geringeren Belastung ausgesetzt, wodurch sich die Auswirkungen auf andere Energieverbraucher im lokalen Netz verringern. Da die Schwankungen im Energienetz nun geringer sind, können auch die Ausfallzeiten der elektrischen Geräte reduziert werden. 

Fazit

Die Weiterentwicklung der Antriebsfunktionalität erleichtert die Nutzung und Inbetriebnahme der Frequenzumrichter. Das lässt eine Verbreitung dieser Technologie bei Herstellern und Anwendern von Kompressoren erwarten.

Auf komplexe Einstellungen und Anpassungen können bei der Inbetriebnahme weitestgehend verzichtet werden. Klartextanzeigen und einfache Softwaretools erleichtern die Inbetriebnahme erheblich. Die Frequenzumrichter bieten voreingestellte Applikationsmakros und Setup-Wizards, die den Anwender aktiv unterstützen.

Wenn wir darüber hinaus die einfach zu messenden Energieeinsparungsaspekte berücksichtigen, macht sich ein Frequenzumrichter erfahrungsgemäß innerhalb von acht Monaten bezahlt.

Verbesserungen und Vereinfachungen der Nutzbarkeit von Frequenzumrichtern, den Vorteilen beim Kompressbetrieb und die Möglichkeiten zur Kosteneinsparungen machen diese Technologie zu einem sinnvollen Bestandteil für Ihre Anwendungen.

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