Bei Wechselstrommotoren wird ein Antrieb mit variabler Frequenz verwendet, um die Motordrehzahl zu steuern. Obwohl diese Art von System in den Anschaffungskosten teurer ist als ein Motor mit fester Drehzahl, kann diese Art von System Kosteneinsparungen durch Senkung der Betriebskosten und Verlängerung der Gerätelebensdauer ermöglichen. Antriebssysteme mit variabler Frequenz ändern die Motorspannung und -frequenz, um die Pumpendurchflussraten zu erhöhen oder zu verringern.
Dieses System enthält einen Wechselstrom-(AC)-zu-Gleichstrom-(DC)-Wandler, eine DC-Verarbeitungsschaltung und einen DC-zu-AC-Wechselrichter. Das Ergebnis ist eine Wechselstromversorgung, die im Charakter der Wechselstromversorgung des Versorgungsunternehmens ähnelt, jedoch mit der Möglichkeit, Spannung und Frequenz zu erhöhen und zu senken. Bei Anschluss an eine Pumpe kann ein Antriebsmotor mit variabler Frequenz die Durchflussmengensteuerung ohne den Einsatz von Regelventilsystemen bereitstellen.
Der Vorteil von Antriebssystemen mit variabler Frequenz liegt in der geringeren Leistung, die erforderlich ist, um die Pumpe bei niedrigeren Drehzahlen zu betreiben. Es ist ineffizient, eine Pumpe mit einer Geschwindigkeit zu betreiben und die Durchflussraten mit Ventilen zu reduzieren. Versorgungsunternehmen verlangen von ihren Kunden niedrigere Leistungsfaktoren oder elektrische Effizienz, und es kann von Vorteil sein, frequenzvariable Antriebssysteme mit höheren Leistungsfaktoren zu verwenden.
Diese Systeme werden in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt. Einige chemische Prozesse haben enge akzeptable Temperaturgrenzen für die Produktqualität. Variierende Produktdurchflussraten können eine schnellere Temperatureinstellung bereitstellen als Variieren der Wärme- oder Kühlquelle.
Wasserkühltürme haben eine hohe Variabilität im Wasserfluss zur Prozesskühlung. Bei kühlerem Wetter ist weniger Wasserdurchfluss erforderlich und ein System mit variabler Geschwindigkeit kann die erforderlichen Temperaturen zu viel geringeren Kosten aufrechterhalten. Durch den Anschluss der Motorsteuerung an die Systemtemperaturregler kann der für die Kühlung erforderliche Wasserdurchfluss erhöht werden.
Ein weiterer Vorteil von Motoren mit variabler Drehzahl ist die Sanftanlauffähigkeit. Motoren, die an eine Konstantspannung angeschlossen sind, starten schnell, und im Motor treten Spannungen durch plötzliche Druckänderungen auf. Das Starten eines Motors mit variabler Frequenzsteuerung ermöglicht es dem Motor, die Drehzahl langsam zu erhöhen, und es treten geringere Belastungen im System auf. Weniger Stress kann zu einer längeren Lebensdauer der Ausrüstung und einer Reduzierung der Kosten führen.
Die meisten Elektromotoren werden mit Lüftern gekühlt, die mit der Motorantriebswelle verbunden sind. Ein Nachteil von Antriebssystemen mit variabler Frequenz ist der Verlust der Lüfterkühlung bei niedrigeren Drehzahlen. Diese Art von System kann auch eine zusätzliche Erwärmung der Motorwicklungen verursachen. In warmen Klimazonen kann die Installation von Motortemperatursensoren oder Hilfslüftern erforderlich sein, um eine Überhitzung des Motors zu vermeiden.
Antriebsmotoren mit variabler Frequenz können einen höheren Geräuschpegel aufweisen als ein Motor mit konstanter Drehzahl. Die Frequenz hat eine etwas andere AC-Wellenform als die vom Versorgungsunternehmen gelieferte AC. Dies kann zu Vibrationen der Motorwicklungen führen, was zu Geräuschen führt, die mit niedrigeren Motorfrequenzen und -drehzahlen zunehmen können.