Spezielle Anwendungen von Wechselrichtern in 32 Industriesektoren
Ein Wechselrichter (auch bekannt als Frequenzumrichter oder VFD) ist ein elektrisches Steuergerät, das Frequenzumwandlungstechnologie und Mikroelektronik nutzt, um Wechselstrommotoren durch Anpassung der Frequenz ihrer Stromversorgung zu steuern. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Industrielle AutomatisierungWechselrichter sind weit verbreitet.
Ein Frequenzumrichter (auch als Drehzahlregler bekannt) integriert Frequenzumwandlungstechnik und Mikroelektronik. Er steuert Wechselstrommotoren durch Änderung der Frequenz der Betriebsspannung und besteht im Wesentlichen aus Gleichrichter (AC/DC), Filter, Wechselrichter (DC/AC), Bremseinheit, Antriebseinheit, Detektionseinheit und Mikroprozessoreinheit. Der Umrichter passt Spannung und Frequenz der Ausgangsleistung durch das Schalten interner IGBTs an und stellt so die benötigte Spannung entsprechend dem tatsächlichen Bedarf des Motors bereit. Dies ermöglicht nicht nur Energieeinsparung und Drehzahlregelung, sondern auch vielfältige Schutzfunktionen wie Überstrom-, Überspannungs- und Überlastschutz. ÜberlastschutzAngetrieben durch den steigenden Grad der industriellen Automatisierung haben Wechselrichter in verschiedenen Bereichen weite Verbreitung gefunden.
Auf der Grundlage jahrelanger Branchenerfahrung können Wechselrichter in 32 typischen Industriesektoren eingesetzt werden, darunter: Klimaanlagen, Brecher, große Öfen/Kalzinatoren, Kompressoren, Walzwerke, Umrichter, Hebezeuge, Walzentische, Pumpen, Kräne, Muldenkipper, Drahtziehmaschinen, Transportfahrzeuge, Aufzüge und Touristenfahrzeuge, Zuführanlagen, Stapler-Rückgewinnungsanlagen, Ventilatoren, Mischer, Spinnmaschinen und spezielle Stromversorgungsanlagen.
Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Analyse ihrer spezifischen Anwendungen in diesen Sektoren:
1. Anwendung von Wechselrichtern in Klimaanlagen
Zentrale Klimaanlagen sind in Bürogebäuden, Einkaufszentren, Supermärkten und Fabriken weit verbreitet. Während der sommerlichen Spitzenzeiten des Stromverbrauchs machen Klimaanlagen einen großen Teil des Gesamtstromverbrauchs aus. Bei heißem Wetter liegt der Stromverbrauch von Klimaanlagen in Städten wie Peking, Shanghai und Shenzhen bei über 40 % des Spitzenstromverbrauchs. Daher ist der Einsatz von Frequenzumrichtern zur Steuerung der gekühlten Anlagen eine sinnvolle Maßnahme. WasserpumpeDie Drehzahlregelung von Kühlwasserpumpen und Ventilatoren in Klimaanlagen ist eine effektive Energiespartechnologie. Bundesweit sind mittlerweile zahlreiche Unternehmen entstanden, die sich auf die Energieeinsparung in Klimaanlagen spezialisiert haben und deren Kerntechnologie die Frequenzumrichter-Drehzahlregelung ist.
2. Anwendung von Wechselrichtern bei Brecherlasten
Brecher und Kugelmühlen finden breite Anwendung in der Metallurgie, im Bergbau und in der Baustoffindustrie. Der Einsatz von Frequenzumrichtertechnologie bei solchen Anwendungen hat zu bedeutenden Ergebnissen geführt.
3. Anwendung von Wechselrichtern bei großen Ofen-/Kalzinierungslasten
Für große industrielle Drehrohröfen (Umrichter) in der Metallurgie, Baustoff- und Natronlaugeproduktion wurden früher üblicherweise Gleichstrommotoren, Kommutatormotoren, Schleifringläufermotoren, Kaskaden-Drehzahlregelung oder Zwischenfrequenzeinheiten zur Drehzahlregelung eingesetzt. Diese Methoden erforderten jedoch entweder Schleifringe oder wiesen einen geringen Wirkungsgrad auf. In den letzten Jahren haben viele Unternehmen die Frequenzumrichterregelung eingeführt und damit hervorragende Ergebnisse erzielt.
4. Anwendung von Wechselrichtern bei Kompressorlasten
Kompressoren sind weit verbreitete Verbraucher. Niederspannungskompressoren finden in verschiedenen Industriezweigen Anwendung, während Hochspannungskompressoren mit hoher Kapazität vorwiegend in der Eisen- und Stahlindustrie (z. B. für Sauerstoffgeneratoren), im Bergbau, in der Düngemittelproduktion und bei der Ethylenherstellung eingesetzt werden. Die Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichter bietet Vorteile wie geringen Anlaufstrom, Energieeinsparung und eine längere Lebensdauer der Geräte.
5. Anwendung von Wechselrichtern bei Walzwerkslasten
In der metallurgischen Industrie wurden in großen Walzwerken traditionell AC/AC-Wechselrichter eingesetzt. In den letzten Jahren haben sich AC/DC/AC-Wechselrichter zunehmend durchgesetzt, und die Nutzung von Wechselstromsystemen für Walzwerke – insbesondere für Walzwerke mit geringer Auslastung – ist zum Trend geworden. Beispielsweise verwendet das Mehrgerüst-Aluminiumwalzwerk der Nationalen Aluminiumproduktefabrik Ningxia Universal-Wechselrichter, die einen Anlauf unter Last mit niedriger Frequenz, einen synchronen Betrieb zwischen den Walzgerüsten, eine konstante Walzenspannung sowie einen einfachen und zuverlässigen Betrieb ermöglichen.
6. Anwendung von Frequenzumrichtern bei Hebezeuglasten
Die Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichtern gewährleistet einen stabilen und zuverlässigen Betrieb von Förderanlagen. Die Förderanlagen von Hochöfen in Eisenwerken sind Schlüsselelemente für den Transport von Rohstoffen für die Eisenherstellung und erfordern ein sanftes Anfahren und Anhalten, eine gleichmäßige Beschleunigung und Verzögerung sowie eine hohe Zuverlässigkeit. Bisher wurden häufig Kaskaden-, Gleichstrom- oder Rotorwiderstandsregelung eingesetzt, die jedoch einen geringen Wirkungsgrad und eine niedrige Zuverlässigkeit aufwiesen. Der Einsatz von Frequenzumrichtern anstelle dieser Verfahren führt zu optimalen Ergebnissen.
7. Anwendung von Wechselrichtern in Umrichterlasten
Bei Umrichterlasten vereinfacht der Austausch von Gleichstromeinheiten durch Wechselstrom-Frequenzumrichtersysteme die Bedienung, erhöht die Zuverlässigkeit und gewährleistet einen stabilen Betrieb.
8. Anwendung von Frequenzumrichtern bei Rollentischbelastungen
Rollentischbelastungen werden hauptsächlich in der Eisen- und Stahlindustrie eingesetzt. Der Einsatz einer Frequenzumrichtersteuerung für Wechselstrommotoren verbessert die Zuverlässigkeit und Stabilität der Anlagen.
9. Anwendung von Wechselrichtern bei Pumpenlasten
Die Einsatzgebiete von Pumpen sind vielfältig und weit verbreitet, darunter Wasserpumpen, Ölpumpen, Chemiepumpen, Schlammpumpen und Sandpumpen. Sie reichen von Niederspannungspumpen mit kleiner bis mittlerer Förderleistung bis hin zu Hochspannungspumpen mit hoher Förderleistung.
Viele Wasserversorgungsunternehmen nutzen die Frequenzumrichter-Drehzahlregelung für Wasserpumpen; die Chemie- und Düngemittelindustrie wendet sie bei Chemiepumpen und Kolbenpumpen an; und die Nichteisenmetallindustrie nutzt sie für Schlammpumpen – und erzielt damit durchweg hervorragende Ergebnisse.
10. Anwendung von Wechselrichtern bei Kran- und Muldenkipperlasten
Lasten wie Kräne und Muldenkipper erfordern ein hohes Drehmoment, einen stabilen Betrieb, häufige Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen sowie hohe Zuverlässigkeit. Frequenzumrichter können diese Anforderungen bei der Steuerung von Kränen und Muldenkippern erfüllen.
11. Anwendung von Wechselrichtern in Drahtziehmaschinen
Drahtziehmaschinen für die Stahldrahtproduktion erfordern einen Hochgeschwindigkeits- und Dauerbetrieb. Bei einer Stahldrahtfestigkeit von 200 kg/mm² verlangt das Geschwindigkeitsregelungssystem höchste Präzision, Stabilität und Synchronisation.
12. Anwendung von Wechselrichtern in Transportfahrzeuglasten
Die Frequenzumrichtertechnologie eignet sich hervorragend für Transportfahrzeuge wie Rohkohle in Kohlebergwerken und Flüssigstahl in Stahlwerken. Sie ermöglicht schnelles Anfahren und Anhalten, hohe Überlastfähigkeit und flexible Vorwärts- und Rückwärtsdrehung – und gewährleistet so gleichmäßiges Kohlestapeln, präzise Gewichtskontrolle (zur Vermeidung von Über- oder Unterladung), minimalen manuellen Eingriff, höhere Effizienz der Rohkohleförderung und Energieeinsparung.
13. Anwendung von Wechselrichtern in Aufzügen und Oberleitungsbussen für Touristen
Da Aufzüge Personen befördern, müssen ihre Antriebssysteme hohe Zuverlässigkeit, häufiges Beschleunigen und Bremsen sowie Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen ermöglichen. Die Verbesserung der Fahrdynamik und Zuverlässigkeit von Aufzügen erhöht die Fahrgastsicherheit, den Komfort und die Betriebseffizienz. Früher wurde für Aufzüge häufig die Gleichstrom-Drehzahlregelung eingesetzt; in den letzten Jahren hat sich die Drehzahlregelung mittels Wechselstrom-Frequenzumrichter – sowohl in Japan als auch in Deutschland – zunehmend durchgesetzt. Viele chinesische Aufzugshersteller, wie beispielsweise Shanghai Mitsubishi, Guangzhou Hitachi, Qingdao Fuji und Tianjin Otis, haben die Wechselstrom-Frequenzumrichter-Drehzahlregelung eingeführt. Darüber hinaus wurden viele bestehende Aufzüge mit Frequenzumrichtersystemen nachgerüstet.
14. Anwendung von Wechselrichtern bei Leitungslasten
Förderanlagen finden breite Anwendung in der Metallurgie, der Energiewirtschaft, der Kohle- und der chemischen Industrie – ob Scheibenförderer oder Vibrationsförderer. Der Einsatz von Frequenzumrichtern zur Drehzahlregelung führt zu signifikanten Verbesserungen. Beispielsweise wurde die Scheibenförderanlage in der Schwefelsäureproduktionslinie der Farbstofffabrik der Jilin Chemical Industry Co., Ltd. ursprünglich mit Schlupfregelung betrieben. Dies führte zu einem geringen Drehmoment im niedrigen Frequenzbereich, häufigen Ausfällen und Blockierungen. Durch die Umstellung auf Frequenzumrichter-Drehzahlregelung gewährleistet der Asynchronmotor nun eine hohe Zuverlässigkeit und Energieeinsparung. Darüber hinaus garantiert die Regelung mit Temperaturmessumformer eine präzise Materialförderung, verhindert eine übermäßige Oxidationsmittelzufuhr (die zu Überhitzung und Unfällen führen könnte) und sichert eine reibungslose Produktion.
15. Anwendung von Wechselrichtern in Stacker-Reclaimer-Lasten
Stapel- und Rückgewinnungsmaschinen sind Schlüsselgeräte für das Stapeln und Rückgewinnen von Materialien in Kohlelagern, Docks und Bergwerken. Sie ermöglichen automatisches Stapeln und halbautomatisches Rückgewinnen, verbessern die Zuverlässigkeit der Anlagen und gewährleisten einen stabilen Betrieb ohne Stöße oder Vibrationen. Während des Rückgewinnungsprozesses wird die Drehzahl nach dem 1/cosφ-Prinzip angepasst, was die Effizienz der Schaufelradrückgewinnung und die Gleichmäßigkeit des Kohletransports über Förderbänder erhöht – und somit die Maschinen bei den Mitarbeitern sehr beliebt macht.
16. Anwendung von Wechselrichtern bei Lüfterlasten
Lüfterlasten sind vielfältig und finden breite Anwendung in Branchen wie Stahl, Energie, Nichteisenmetalle, Bergbau, Chemie, Textil, Chemiefasern, Zement und Papierherstellung. Früher wurde die Luftmenge oft durch Verändern der Prallblechöffnung reguliert, was zu einem erheblichen Energieverlust führte. Die Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichter spart nicht nur Energie, sondern reduziert auch den mechanischen Verschleiß und verlängert die Lebensdauer der Geräte.
17. Anwendung von Wechselrichtern in Mischerlasten
Mischer finden breite Anwendung in der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Der Ersatz anderer Drehzahlregelungsmethoden durch die Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichter bietet zahlreiche Vorteile.
18. Anwendung von Wechselrichtern in Spinnmaschinenlasten
Spinnprozesse sind komplex, umfassen mehrere Stationen und erfordern eine Spannungsregelung (und in manchen Fällen auch eine Positionsregelung). Die Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichtern erzielt hervorragende Ergebnisse.
19. Anwendung von Wechselrichtern in speziellen Stromversorgungslasten
Viele Stromversorgungen – beispielsweise experimentelle Stromversorgungen und Flugzeugantriebsstromversorgungen (400 Hz) – lassen sich mithilfe von Frequenzumrichtern realisieren. Dieser Ansatz bietet Vorteile wie geringe Investitionskosten, schnelle Ergebnisse, kompakte Bauweise und einfache Bedienung.
20. Anwendung von Wechselrichtern in Papiermaschinenlasten
In der chinesischen Papierindustrie werden für Papiermaschinen, die hohe Präzision erfordern, meist SCR-Gleichstrom-Drehzahlregler eingesetzt, während andere Schleifring- oder Kommutatormotoren verwenden. Der Einsatz von Schleifringen und Kohlebürsten führt jedoch zu geringer Zuverlässigkeit und Präzision, was wiederum zu veralteten Papiermaschinen führt (mit einer typischen Geschwindigkeit von nur etwa 200 m/min, deutlich weniger als die 2000 m/min ausländischer Anlagen). Daher ist die Einführung der Frequenzumrichtertechnologie für Papiermaschinen unumgänglich geworden.
21. Anwendung von Wechselrichtern in Wäscherei- und Bügelmaschinen
Waschmaschinen und Bügelgeräte in großen Hotels nutzten bisher eine mechanische oder polgesteuerte Drehzahlregelung, die nur eine oder wenige feste Geschwindigkeiten ermöglichte und sich daher nicht für Textilien eignete, die häufig gewaschen und gebügelt werden mussten. Die Einführung der Frequenzumrichter-Drehzahlregelung verbessert die Effizienz von Waschmaschinen erheblich.
22. Anwendung von Wechselrichtern bei musikalischen Fontänenlasten
Musikalische Fontänen, die viele Besucher anziehen, nutzen Frequenzumwandlungssteuerung, um Höhe und Volumen der Wasserstrahlen anzupassen.
23. Anwendung von Frequenzumrichtern in Schleifmaschinen und anderen mechanischen Lasten
Die Spindelmotoren von Schleifmaschinen benötigen hohe Drehzahlen, was wiederum hohe Versorgungsfrequenzen (z. B. 200 Hz, 400 Hz oder sogar 800 Hz) erfordert. Früher wurde die Stromversorgung der Spindelmotoren meist durch Mittelfrequenzgeräte realisiert, die groß, ineffizient, laut und ungenau waren.
24. Anwendung von Wechselrichtern in Zigarettenmaschinenlasten
Bisher importierte Zigarettenmaschinen der Tabakindustrie (wie Molins 8 und Molins 0) unterstützten keine stufenlose Drehzahlregelung. Daher musste die Tabakindustrie vor allem die Probleme der stufenlosen Drehzahlregelung und der Zuverlässigkeit lösen. Frequenzumrichter bieten hierfür eine einfache technische Lösung mit unkomplizierter Bedienung und signifikanten Ergebnissen.
25. Anwendung von Wechselrichtern bei Lasten zur Vibrations- und Geräuschreduzierung
Viele Verbraucher – wie beispielsweise große Luftkompressoren und Mittelfrequenzanlagen – erzeugen starke Geräusche und Vibrationen. Durch den Einsatz von Frequenzumwandlungstechnologie lassen sich Vibrationen und Geräusche reduzieren, sodass die relevanten Normen erfüllt werden.
26. Anwendung von Wechselrichtern in Druck- und Färbemaschinen
Die meisten Druck- und Färbemaschinen bestehen aus mehreren kombinierten Einheiten. Prozesstechnisch ist es erforderlich, dass alle Einheiten synchron mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit und konstanter Spannung arbeiten; andernfalls können Qualitätsprobleme wie Stoffbruch, Faltenbildung, ungleichmäßige Färbung, unzureichende Farbechtheit und übermäßiges Einlaufen auftreten. Früher verwendeten sowohl gemeinsam als auch getrennt betriebene Druck- und Färbemaschinen Gleichstrom-Drehzahlregelungssysteme.
Aufgrund der systembedingten Nachteile von Gleichstrommotoren hat die Druck- und Färbeindustrie zunehmend auf Wechselstrom-Frequenzumrichtertechnologie umgestellt. Rotationssiebdruckmaschinen – bestehend aus Stoffzuführung, Druckwerk, Trockenraum-Förderband und Stoffaufwickeleinheit – zählen zu den komplexesten Drehzahlregelungssystemen in der Druck- und Färbeindustrie. Die Frequenzumrichter-Drehzahlregelung ermöglicht eine präzise Steuerung der gesamten Produktionskette und gewährleistet so hervorragende Synchronisation, hohe Präzision und hohe Zuverlässigkeit.
27. Anwendung von Frequenzumrichtern bei der Belastung von Spritzgießmaschinen
Spritzgießmaschinen sind Schlüsselanlagen für die Kunststoffverarbeitung und -formung und zeichnen sich durch hohe Stückzahlen und einen hohen Energieverbrauch aus. Bisherige Energiesparmaßnahmen beschränkten sich hauptsächlich auf den Wechsel von Dreieck- (△) zu Sternschaltung (Y), was jedoch nur begrenzt effektiv war. Die Frequenzumrichter-Drehzahlregelung verändert die ursprüngliche Struktur der Spritzgießmaschine nicht. Stattdessen steuert sie den Druck oder den Durchfluss der Ölpumpe während verschiedener Prozesse (z. B. Formschließen, Formeinspritzen, Druckhalten, Entformen und Formöffnung) und erzielt so Energieeinsparungen von 20 % bis 52 %. Diese Technologie hat die bisherige Drehzahlregelung mittels Proportionalventil effektiv ersetzt und den Energieverbrauch deutlich reduziert. Viele Spritzgießereien im Perlflussdelta haben ihre Anlagen bereits mit Frequenzumrichtersystemen nachgerüstet. Bei der Nachrüstung von Spritzgießmaschinen ist auf eine beschleunigte Formschließung (um Leistungsverluste zu vermeiden) und auf die Vermeidung von Oberschwingungen an den Ein- und Ausgängen zu achten.
28. Anwendung von Wechselrichtern in umweltschonenden Anlagen (z. B. Abwasserbehandlung)
Dem Umweltschutz wird zunehmend Aufmerksamkeit geschenkt, da er für die Lebensqualität der Menschheit von entscheidender Bedeutung ist. Dies hat zur Entwicklung sauberer Energien und „grüner Städte“ geführt. Die Frequenzumrichter-Drehzahlregelung kann bei drei Arten von Umweltschutzanwendungen eingesetzt werden: industrieller Abwasserbehandlung, Müllverbrennungsanlagen und der Kontrolle von Industrieabgasen, Rauch und Staub.
29. Anwendung von Wechselrichtern in Produktionslinien (z. B. Glas, Keramik, Pharmazeutika, Getränke, Lebensmittel und Verpackung)
Die Einführung der Frequenzumrichter-Drehzahlregelung in Produktionslinien für Glas, Keramik, Pharmazeutika, Getränke, Lebensmittel und Verpackungen hat hervorragende Ergebnisse erzielt.
30. Anwendung von Wechselrichtern bei Lasten auf Offshore-Ölbohrplattformen
Die Drehzahlregelung von Wechselstrommotoren mittels Frequenzumwandlung ist der Drehzahlregelung von Gleichstrommotoren beim Ölbohren – insbesondere in staubigen und sandigen Umgebungen – aufgrund der höheren Zuverlässigkeit von Wechselstrommotoren deutlich überlegen. Offshore-Ölbohrplattformen benötigen daher Drehzahlregler mittels Frequenzumwandlung.
31. Anwendung von Wechselrichtern in Tauchpumpenlasten
Zur Erdölförderung in Ölfeldern werden elektrische Tauchpumpen eingesetzt. Diese Pumpen arbeiten in Ölquellen mit einer Tiefe von über 1800 Metern und nutzen meist einen Anlauf mit Netzfrequenz und konstanter Drehzahl, was folgende Nachteile mit sich bringt:
•Zu hoher Anlaufstrom, der die Motorisolierung beschädigen kann;
•Erzeugung eines Stoßdrehmoments, das die Pumpenstruktur beschädigen kann;
•Plötzlich auftretende hohe Saugkraft der Pumpe, die leicht Sand ansaugt und zum Blockieren der Pumpe führt.
Darüber hinaus führen das Fehlen eines Spannungsstabilisierungssystems und große Schwankungen des Flüssigkeitsstands im Bohrloch zu instabiler Spannung und Stromstärke, was eine Über- oder Untererregung des Tauchmotors und somit Ausfälle zur Folge hat.
32. Anwendung von Wechselrichtern in Polyesterchip-Lasten
Polyesterchips gehören zu den Hauptprodukten der petrochemischen Industrie. Die Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichtern bietet hohe Präzision, ermöglicht die Steuerung mehrerer Regelpunkte und gewährleistet einen stabilen und zuverlässigen Betrieb. Ihr Einsatz verbessert die Produktqualität und bringt Unternehmen erhebliche Vorteile. Viele Unternehmen haben die Frequenzumrichter-Technologie bei Kapazitätserweiterungen eingesetzt.
| (Hinweis: Einige Inhalte in diesem Dokument können von KI generiert worden sein)