Wechselwirkungen Motor - Frequenzumrichter
optimale Abstimmung von Induktions- oder Synchronmotor mit einem Frequenzumrichter

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Wechselwirkungen Motor - Frequenzumrichter
Sie lernen im Seminar, welche Wechselwirkungen in einem elektrischen Antriebssystem zwischen dem Induktions- oder Synchronmotor und dem Frequenzumrichter entstehen und welche Effekte dadurch hervorgerufen werden. Hier die Inhalte:
- Grundlagen zu elektrischen Maschinen (Elektromotoren)
- Frequenzumrichter und Systeme für drehzahlveränderliche Antriebe (Leistungselektronik)
- Grundsätzliches und Besonderheiten bei der Systemauslegung (Antriebstechnik)
- Gewünschte und unerwünschte Ausgangsgrößen des Frequenzumrichters
- Spannungsbeanspruchung im Antriebssystem durch Leitungsreflexionen
- Maschinenverluste bei Netz- und bei Umrichterbetrieb (Einflussfaktoren, Vermeidung)
- Schadensbilder durch Lagerströme sowie deren physikalische Ursachen und Vermeidung
- Netzrückwirkungen und elektromagnetische Störungen
- Maßnahmen zur Reduzierung von Netzrückwirkungen, EMV und Lagerströmen
- Magnetgeräusche: Entstehung, Methoden zur Vorausberechnung und Vermeidung
- Auswirkung von Pendelmomenten im geregelten Antriebssystem
Zum Thema
Der Einsatz von Frequenzumrichtern zur Verbesserung der Regelung und der Energieeffizienz elektrisch angetriebener Systeme gewinnt in Industrie und im Verkehr (Elektromobilität) weiter an Bedeutung. Mit modernen umrichtergespeisten Antriebssystemen können nahezu alle Antriebsaufgaben bewältigt werden. Oft können durch den drehzahlveränderlichen Betrieb von Elektromotoren auch verlustbehaftete mechanische Stellglieder entfallen und die Energieeffizienz des Gesamtprozesses deutlich gesteigert werden. Auch bei der zunehmenden Automation der Produktion gewinnen leistungsfähige, teils hochdynamische Antriebslösungen mit variablen Drehzahlen an Bedeutung, die eine verbesserte Prozessregelung ermöglichen.
Zielsetzung
Den Teilnehmern wird im Seminar vermittelt, welche Effekte in einem Antriebssystem (Antriebstechnik) bestehend aus einem Induktions- oder Synchronmotor und einem Frequenzumrichter im System-Design zu berücksichtigen sind. Sie erfahren in dieser Weiterbildung, was dabei besonders zu beachten ist und welche technisch wichtigen Wechselwirkungen und Störeffekte aus dem Zusammenspiel von Drehstrommotor und Frequenzumrichter resultieren können. Der Schwerpunkt liegt auf dem grundlegenden Verständnis der Zusammenhänge.
Teilnehmerkreis
Ingenieure mit Erfahrungen im Bereich elektrischer Maschinen oder im Bereich Frequenzumrichter, die ihr Wissen über die möglichen Wechselwirkungen mit den jeweils anderen Systemkomponenten erweitern möchten, sowie technische Systemverantwortliche, die für die Systemintegration von Motoren und Umrichtern zu einem Antriebssystem verantwortlich sind. Elektrotechnisches Fachwissen (Studium) wird vorausgesetzt.
Programm
Hybrid-Seminar Tag 1, 10:00 bis 17:45 Uhr
- Begrüßung
- Grundlagen und Systemauslegung I
Elektrische Maschinen (Antriebstechnik mit allen Motorenarten), Drehstrommotor, Antriebstechnik, Antriebe, Frequenzumrichter, Drehzahlveränderlicher Betrieb, Grenzen der Feldschwächung, Umrichter, Spannung, Frequenz, Drehzahl, Getriebemotor
- Grundlagen und Systemauslegung II
Randbedingungen, Umrichterauswahl, Motorauswahl, Entwärmung des Motors, Erfordernis von Gebern, Spannungsanpassung, Auslegung
- Ausgangsgrößen von Frequenzumrichtern
- Isolationsbeanspruchung bei Umrichterspeisung
- Zusätzliche Verluste
Verlustarten, Entstehung zusätzlicher Verluste bei Netzeinspeisung und Umrichter Einspeisung, Einflussfaktoren, Vermeidung, optimierte Wirkungsgradkennfelder
Hybrid-Seminar Tag 2, 08:30 bis 15:00 Uhr
- Lagerspannungen und Lagerströme
Schadensbilder, Ursachen und Arten von Lagerströmen, Messergebnisse, Vorausberechnung, Schäden durch EDM-Ströme, Abhilfemaßnahmen
- Passive Filter
- Magnetgeräusche
Kraftwirkungen in elektrischen Maschinen, Entstehungsmechanismus, Vorausberechnung, Drehwellen des Luftspaltfeldes, Geräuschanregung, zulässige Grenzen, Analyse und Vermeidung von Magnetgeräuschen
- Rückwirkung der Oberfelder auf den geregelten Antrieb
- Abschlussdiskussion
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Finden Sie nachfolgend weitere Informationen zu häufig gestellten Fragen zum Thema Weschselwirkungen Frequenzumrichter
Warum sind die Wechselwirkungen zwischen Motor und Frequenzumrichter ein wichtiges Thema?
Die Wechselwirkungen bestimmen maßgeblich die Effizienz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Antriebssystems. Durch das Zusammenspiel von Motor und Umrichter entstehen Effekte wie zusätzliche Verluste, elektrische Störungen oder mechanische Belastungen, die optimal adressiert werden müssen, um die Systemperformance zu maximieren.
Welche Hauptprobleme treten bei der Kombination von Frequenzumrichtern mit Elektromotoren auf?
Zu den häufigsten Problemen gehören Überhitzung durch höhere Verluste, Isolationsprobleme aufgrund von Überspannungen, Lagerströme, die zu mechanischem Verschleiß führen, und elektromagnetische Störungen (EMI), die andere elektronische Geräte beeinträchtigen können.
Wie wirken sich Schaltfrequenzen und Modulationsverfahren des Frequenzumrichters auf den Motor aus?
Schaltfrequenzen und Modulationsverfahren beeinflussen das harmonische Spektrum der Spannung und Ströme. Niedrige Schaltfrequenzen können zu Drehmomentwelligkeit führen, während hohe Schaltfrequenzen die Verluste erhöhen und die Motorisolation stärker belasten.
Was sind Lagerströme und wie können sie minimiert werden?
Lagerströme entstehen durch parasitäre Kapazitäten im Motor und die hochfrequenten Spannungen des Umrichters. Diese Ströme können zu Schäden an den Motorlagern führen. Abhilfen sind leitfähige Lager, isolierte Lager oder Filter am Frequenzumrichterausgang.
Welche Rolle spielt die Kabellänge zwischen Frequenzumrichter und Motor?
Eine lange Kabellänge kann Spannungsspitzen durch Reflexionen verstärken und zu höheren EM-Störungen führen. Abhilfe schaffen optimierte Kabelführung, spezielle Motorkabel und Filterlösungen.
Wie beeinflusst die Systemauslegung die Wechselwirkungen?
Die richtige Auswahl von Frequenzumrichter und Motor, abgestimmt auf die Betriebsbedingungen und Lastprofile, minimiert unerwünschte Effekte. Eine simulationsbasierte Auslegung ist hierbei besonders hilfreich.
Welche Rolle spielen EMV-Filter in der Reduktion von Störungen?
EMV-Filter mindern hochfrequente Störungen, die durch den Frequenzumrichter entstehen. Sie verbessern die elektromagnetische Verträglichkeit und reduzieren negative Einflüsse auf benachbarte Geräte.
Wie kann die Lebensdauer von Motor und Frequenzumrichter verlängert werden?
Die Lebensdauer lässt sich durch regelmäßige Wartung, den Einsatz von Schutzmaßnahmen wie Filtern oder Dämpfern sowie durch eine abgestimmte Systemauslegung verlängern. Zudem sollten die Betriebsparameter überwacht und an die Umgebung angepasst werden.
Welche Trends gibt es bei der Entwicklung von Frequenzumrichtern in Bezug auf Motorwechselwirkungen?
Neue Technologien wie SiC- und GaN-Halbleiter ermöglichen höhere Effizienz und kompaktere Bauformen. Gleichzeitig wird durch fortschrittliche Steuerungsverfahren und Algorithmen eine bessere Anpassung an die Motorcharakteristik erreicht.
Welche Empfehlungen gibt es für Ingenieure, die Motor-Umrichter-Systeme optimieren möchten?
Ingenieure sollten auf eine enge Abstimmung von Motor und Frequenzumrichter achten, umfassende Tests unter realen Bedingungen durchführen und die Nutzung moderner Simulationswerkzeuge in Betracht ziehen. Auch der Einsatz hochwertiger Komponenten und die Einhaltung von Herstellerempfehlungen sind essenziell.
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Referenten
Prof. Dr.-Ing. Axel Mertens
- 2004: Berufung zum Professor für Leistungselektronik und Antriebsregelung an der Universität Hannover
- 1993 - 2004: Industrietätigkeit bei der Siemens AG in Erlangen und Nürnberg als FuE-Ingenieur, Leiter Entwicklung Steuerung und Regelung für Großantriebe, und als Produktmanager für Mittelspannungsumrichter
- 1992: IEEE IAS IPCC 2nd Prize Paper Award
- 1992: Promotion zum Dr.-Ing. an der RWTH Aachen
- 1989 - 1990: Research Associate an der University of Wisconsin at Madison
- 1989: Herbert-Kind-Preis der ETG im VDE
- 1987 - 1992: wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Stromrichtertechnik und elektrische Antriebe der RWTH Aachen
- 1982 - 1987: Studium der Elektrotechnik an der RWTH Aachen
Prof. Dr.-Ing. Bernd Ponick
- seit 2007: Studiendekan für Elektrotechnik und Informationstechnik, Leibniz-Universität Hannover
- seit 2003: Universitätsprofessur für Antriebssysteme, Leibniz-Universität Hannover
- 1995 - 2003: Entwicklungsingenieur für drehzahlvariable Maschinen, Berechnungsleiter, Technischer Leiter, Mitglied der Geschäftsleitung im Siemens Dynamowerk Berlin
- 1994 Promotion: Elektrotechnik, Universität Hannover, Prof. Dr.-Ing. H. O. Seinsch
- 1990 - 1994: Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Institut für Elektrische Maschinen und Antriebe, Universität Hannover
- 1984 – 1990: Universität Hannover, Elektrotechnik/Energietechnik, Dipl.-Ing.
Informationen
Veranstaltungsorte:
Hinweise
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