Wechselrichter und Inverter - Definitionen, Eigenschaften und Unterschiede
Wechselrichter und Inverter - Definitionen, Eigenschaften und UnterschiedeDatum der Veröffentlichung: 05-12-2022 Datum der Aktualisierung: 10-04-2026 🕒 6 Min. Lesezeit
Die grundlegende Aufgabe des Wechselrichters besteht darin, den aus dem Netz gelieferten Strom in ein- oder mehrphasigen Wechselstrom mit geeigneten Parametern umzuwandeln. Dieser Prozess besteht darin, die Spannung aus dem Netz in Gleichstrom und dann in eine den spezifischen Anforderungen angepasste Wechselspannung umzuwandeln. Eine solche Transformation ermöglicht es, Spannung und Frequenz einzustellen. Das ist wichtig, denn in jeder Industrieanlage gibt es Maschinen, die oft sehr präzise Aufgaben erledigen. Damit der Prozess gemäß den eingestellten Parametern ablaufen kann, sollte die Steuerung der Motoren in Echtzeit erfolgen. Wechselrichter eignen sich perfekt für diese Rolle, da Sie das Drehmoment ändern und die Drehzahl auf den aktuell erforderlichen Wert einstellen können, während ein konstanter Stromwert beibehalten wird.
Aufbau und Arten von Wechselrichtern
Wechselrichter werden nach folgenden Kriterien eingeteilt:
- Versorgungstyp:
- Einphasig – 230 V AC einphasige Stromversorgung, 3-phasig 230 V AC am Wechselrichterausgang;
- Dreiphasig – 400-V-AC-Netzteil mit drei Phasen, 3 Phasen mit 400-V-Wechselspannung am Wechselrichterausgang;
- Zweck:
- Für Einphasenmotoren;
- Für Drehstrommotoren;
- Steuerungsmethode:
- Skalare Steuerung - Dies ist die einfachste Methode zur Steuerung von Wechselrichtern. Es besteht darin, das richtige Verhältnis von Spannung (U) zu Frequenz (f) ständig aufrechtzuerhalten.
Solche Wechselrichter werden am häufigsten in Anwendungen verwendet, die keine besonders präzise Steuerung der Drehzahl und Kontrolle des Stroms oder des elektromagnetischen Drehmoments erfordern. - Vektorsteuerung - Die Lösung ermöglicht eine hochpräzise Steuerung der Motordrehung durch Änderung des Drehmoments. Aufgrund der Regelgenauigkeit und des daraus resultierenden höheren Preises werden solche Geräte für anspruchsvollere Anwendungen eingesetzt.
- Quadratische Steuerung - das Ergebnis dieser Steuerungsmethode ist die Zunahme der quadrierten Ausgangsfrequenz, wenn die Ausgangsspannung ansteigt. Es handelt sich also um eine der skalaren Regelung sehr ähnliche Lösung, bei der jedoch die genannten Parameter linear und nicht quadratisch proportional ansteigen.
- Lineare Steuerung.
- Skalare Steuerung - Dies ist die einfachste Methode zur Steuerung von Wechselrichtern. Es besteht darin, das richtige Verhältnis von Spannung (U) zu Frequenz (f) ständig aufrechtzuerhalten.
Anwendung von Wechselrichtern
Wechselrichter sind die am weitesten verbreitete Lösung zur Regelung der Leistung von Geräten, sowohl im Bereich einer breiten Palette von Haushaltsprodukten als auch in großen industriellen Anwendungen. Auch wenn wir uns ihrer Anwesenheit oft nicht bewusst sind (sie arbeiten oft im Hintergrund, sind in ein externes Gehäuse eingebaut oder in Schaltschränken versteckt), sind sie für den korrekten Betrieb von Maschinen verantwortlich, darunter auch von so gängigen wie Waschmaschinen oder Ventilatoren.
Besondere Bedeutung haben Wechselrichter in großen Produktions- und Industrieanlagen, wo sie für die Steuerung komplexer Maschinen verantwortlich sind, z.B. in der Bergbau- und Energiewirtschaft sowie in Glas- und Stahlwerken. Beispiele für Lösungen, die den Einsatz von Wechselrichtern erfordern, sind Turbinen, Kompressoren, Turboventilatoren oder Pumpen. Alle haben Rotoren, deren Drehzahl für ihre Effizienz verantwortlich ist. Bandförderer sind auch ein sehr charakteristisches Element, das oft mit der Bergbauindustrie in Verbindung gebracht wird. Mit der Erhöhung der Drehzahl des Antriebsmotors erhöht sich die Zufuhrgeschwindigkeit des Rohmaterials. Im Falle einer Kohlemine, die den Ausstoß direkt zum Kraftwerk transportiert, ist die Effizienz des Brennstofftransfers eng mit dem direkten Bedarf für die Stromerzeugung verbunden. Die komfortabelste Form der Steuerung eines solchen Förderers ist daher der Einsatz eines entsprechenden Wechselrichters.
Technologisch fortschrittliche Werke warten und fertigen laufend Teile, die für den Betrieb des Unternehmens notwendig sind. Daher finden wir in ihnen Tischbohrmaschinen, Werkzeugmaschinen und Drehmaschinen. Ohne den Einsatz von Wechselrichtern, die es ermöglichen, die Drehzahl an die aktuell ausgeführte Tätigkeit anzupassen, wäre ihre Arbeit ungenau und die hergestellten Teile wären nicht für komplexe industrielle Anwendungen geeignet.
Was ist ein Inverter und welche Funktion hat er?
Inverter gehören zu der neuerdings populären Gruppe von Wechselrichtern, die zur Umwandlung des von Photovoltaikanlagen erzeugten Stroms und zur Anpassung des Spannungswerts verwendet werden. Die große Nachfrage nach dieser Art von Installationen hat zu einer dynamischen Entwicklung dieses Zweigs der Stromrichter und einer Erweiterung des Produktkatalogs geführt. Hochentwickelte Wechselrichtersysteme ermöglichen neben der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom eine laufende Überwachung des Anlagen- und Produktionszustandes sowie Unterstützung beim Schutz der gesamten Elektroinstallation vor Ausfall. Wechselrichter steuern die Spannung und Frequenz des Stroms und trennen die Anlage vom Netz, wenn der Höchstwert der Spannung auf einer der Phasen (253 V) überschritten wird.
Ähnlich wie bei den zuvor besprochenen Geräten werden Wechselrichter in einphasige und dreiphasige Geräte unterteilt. Außerdem treffen wir On-Grid-Lösungen, die direkt mit dem Stromnetz arbeiten, und Off-Grid-Lösungen, die völlig unabhängig davon arbeiten (z. B. zur Energiespeicherung). Wechselrichter können zusätzlich mit Trafos ausgestattet werden.
Auswahlregeln für Wechselrichter
In Anbetracht der breiten Palette von Wechselrichteranwendungen ist die Auswahl des richtigen Geräts nicht einfach. Wir erwarten eine störungsfreie Steuerung des Antriebssystems mit der erforderlichen Genauigkeit und einem wirtschaftlich gerechtfertigten Preis für eine bestimmte Anwendung. Die wichtigsten Funktionen und Fähigkeiten des Wechselrichters sollten in den Anweisungen des Herstellers enthalten sein, die als Leitfaden für die Auswahl der besten Lösung dienen.
Bei Wechselrichtern für PV-Anlagen steht die Geräteauswahl in engem Zusammenhang mit der installierten Leistung und dem geforderten Wirkungsgrad der Anlage. Damit der Ertrag aus der Stromproduktion möglichst hoch ist, wird empfohlen, den Wechselrichter bis zu 20 % über der installierten Leistung zu überdimensionieren. Dieses Verfahren soll Verluste ausgleichen, die durch eine zu starke Erwärmung der Anlage entstehen. Darüber hinaus muss der Wechselrichter strenge Sicherheitsanforderungen erfüllen, insbesondere bei Anwendungen auf dem Dach eines Wohnhauses oder beispielsweise öffentlichen Gebäuden.
Wechselrichter erzeugen während ihres Betriebs Wärme, daher sollten sie keinen hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Dadurch wird das Gerät vor Überhitzung geschützt.
Grundlegende Parameter von Wechselrichtern
- Versorgungsspannung [V] ;
- Nenn- und maximale Motorleistung [W];
- Nenn- und maximale Motordrehzahl [rpm];
- Ausgangsfrequenz[Hz];
- Maximaler Eingangsstrom[A];
Da die Erwartungen an die Genauigkeit des Wechselrichterbetriebs steigen, steigt die Anzahl der Parameter, auf die der Benutzer achten sollte. Dazu gehören unter anderem Einstellbereiche oder Betriebsparameter, wie die Art des Startens und Stoppens der Maschine oder beispielsweise die automatische Wiederanlauffunktion nach dem Stoppen des Geräts. In den Artikel haben wir nur Tipps aufgenommen, auf welche Parameter es sich zu achten lohnt, aber die endgültige Wahl sollte sich immer nach den individuellen Bedürfnissen der Anwendung richten.
Zusammenfassung - Wechselrichter
Vieles deutet darauf hin, dass der Einsatz von Wechselrichtern für das Funktionieren sowohl von Haushaltsgeräten als auch von großen Industrieanlagen notwendig ist. Ohne Wechselrichter würden Photovoltaikanlagen, die sehr beliebt sind und sowohl für unseren Geldbeutel als auch für die Umwelt viel sparen, nicht funktionieren. Die Entwicklung der Technologie führt dazu, dass diese Geräte einen immer höheren Wirkungsgrad und ein höheres Schutzniveau für die Benutzer bieten.
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