Ein Frequenzumrichter bietet weit mehr als nur Drehzahlregelung. Seine integrierten Schutzfunktionen können bei richtiger Konfiguration den angeschlossenen Motor zuverlässiger schützen als klassische externe Schutzgeräte. Dieser Beitrag erklärt die wichtigsten Parameter und deren korrekte Einstellung.
Grundparameter: Motor korrekt eingeben
Als erstes müssen die Motordaten aus dem Typenschild exakt eingegeben werden. Falsche Eingaben führen zu schlechtem Wirkungsgrad, falscher Schutzauslösung oder im schlimmsten Fall zum Motorschaden:
| Parameter | Typischer Wert (Beispiel) | Quelle |
|---|---|---|
| Motornennleistung | 15 kW | Typenschild |
| Motornennspannung | 400 V (Δ) / 690 V (Y) | Typenschild |
| Motornennstrom | 29,0 A | Typenschild |
| Nennfrequenz | 50 Hz | Typenschild |
| Nenndrehzahl | 1.455 U/min | Typenschild |
| Leistungsfaktor cos φ | 0,86 | Typenschild |
Thermisches Motormodell (I²t-Schutz)
Moderne FU berechnen die Motortemperatur kontinuierlich durch ein internes Motormodell. Eingangsgröße ist der gemessene Motorstrom; Ausgangsgröße ist ein virtueller Temperaturwert in Prozent der maximal zulässigen Wicklungstemperatur.
Wichtige Parameter:
- Motorthermische Zeitkonstante: Wie schnell erwärmt/kühlt sich der Motor? Typisch 5–60 min je nach Baugröße. Zu kurz eingestellt → zu häufige Auslösungen; zu lang → unzureichender Schutz
- Motorüberlastfaktor: Typisch 105–110 % – ab wann löst das I²t-Modell aus?
- Motorgewicht/Zeitkonstante im Stillstand: Kühlung bei Stillstand schlechter – Zeitkonstante erhöhen bei gebläsegekühlten Motoren
Strombegrenzung und Momentengrenzen
| Funktion | Parameter | Typischer Wert | Zweck |
|---|---|---|---|
| Max. Motorstrom | I_max | 150 % I_N | Schutz Motor + FU |
| Max. Drehmoment | M_max | 150–200 % M_N | Begrenzung bei Überlast |
| Strombegrenzung Anlauf | I_Anlauf | 100–150 % I_N | Netzschonung |
| Drehmomentverzögerung | Boost | 0–15 % | Anlaufmoment erhöhen |
Phasenausfallüberwachung
Der FU erkennt Phasenausfall an der Eingangsseite (Netz) durch Überwachung der Zwischenkreisspannung auf Rippel (100-Hz-Rippel bei 3-phasigem Netz, 100/120-Hz-Rippel fehlt bei Phasenausfall). Ausgangsseitiger Phasenausfall wird durch asymmetrische Ströme erkannt.
Empfehlung: Phasenausfallschutz immer aktivieren – verhindert thermischen Motorschaden innerhalb von Minuten.
PTC-Fühler-Eingang
Wenn der Motor mit PT100- oder PTC-Fühler ausgestattet ist, diesen unbedingt am FU-Eingang anschließen und Funktion aktivieren:
- PTC (Kaltleiter): Widerstand steigt schlagartig bei Grenztemperatur. FU löst aus wenn R > 1,6 kΩ (Standardschwelle)
- PT100: Linearer Widerstand, FU berechnet aus R die Temperatur. Auslöseschwelle programmierbar (z.B. 130 °C für Kl. F)
Wichtig: Verbindungsleitung zum Temperaturfühler geschirmt verlegen, Schirm einseitig erden. Andernfalls können FU-Oberschwingungen Fehlmessungen verursachen.
Rampenzeiten: Beschleunigung und Verzögerung
Zu kurze Rampenzeiten führen zu Überstrom (Kurzzeit) oder – bei Lüftern/Pumpen – zu Druckstößen im System. Faustregel für Last- und Antriebsmassenträgheit:
t_min = (J_ges × Δn) / (9,55 × M_max)
Für J_ges = 0,5 kg·m², Δn = 1.500 U/min, M_max = 120 Nm: t_min = (0,5 × 1.500) / (9,55 × 120) = 0,65 s – kürzere Rampe führt zu Überstrom
Mindestfrequenz und Ventilationsproblem
Eigenbeatmete Motoren (IC411) können bei niedrigen Frequenzen (< 15–20 Hz) überhitzen, da der Eigenlüfter nicht ausreichend Luft fördert. Maßnahmen:
- Mindestfrequenz auf 10–15 Hz setzen (Drehzahl nicht zu tief)
- Thermisches Modell mit erhöhter Zeitkonstante bei Teillast
- Bei dauerhaft niedriger Drehzahl: Fremdbelüftung (IC416) verwenden
Häufige Parametrierfehler
| Fehler | Symptom | Korrekte Einstellung |
|---|---|---|
| Motornennstrom zu hoch eingegeben | Kein Überlastschutz, Motor überhitzt | Exakt Typenschildwert |
| Rampenzeit zu kurz | F001 Overcurrent beim Hochlauf | Berechnen nach Massenträgheit |
| PTC nicht angeschlossen/aktiv | Kein Temperaturschutz | PTC-Eingang aktivieren |
| Mindestfrequenz = 0 Hz | Motor klemmt bei niedriger Drehzahl | 5–10 Hz Minimum setzen |
| U/f-Kennlinie falsch | Schlechter Wirkungsgrad, Instabilität | Motoridentifikation durchführen |
Fazit
Die Inbetriebnahme eines Frequenzumrichters ist keine Plug-and-Play-Aktion. Korrekt eingegebene Motordaten und aktivierte Schutzfunktionen machen den Unterschied zwischen einem Motor, der 20 Jahre läuft, und einem, der nach zwei Jahren durch Überhitzung ausfällt. Eine dokumentierte Parameteraufzeichnung nach Inbetriebnahme ist die Basis für schnelle Wiederherstellung nach einem Störfall.