FU-Anschluss, Verkabelung, EMV-Maßnahmen und Motorschutz nach VDE.
I_N = P / (√3 × U × η × cos φ)Nennstrom eines Drehstrommotors
Frequenzumrichter (FU) ermöglichen die stufenlose Drehzahlregelung von Drehstrommotoren. Sie sind Standard in der modernen Antriebstechnik und finden sich in Lüftungsanlagen, Pumpen, Förderbändern und vielen weiteren Anwendungen.
Für die Elektrofachkraft sind die korrekte Verkabelung, EMV-Maßnahmen und der Motorschutz die wichtigsten Aspekte bei der Installation.
Der FU wandelt:
Das Ergebnis: Variable Frequenz und Spannung für den Motor.
| Klemme | Bezeichnung | Funktion |
|---|---|---|
| L1, L2, L3 | Netzeingang | 400 V 50 Hz |
| U, V, W | Motorausgang | Variable Frequenz |
| PE | Schutzleiter | Erdung |
| +24V, GND | Steuerversorgung | Für digitale Eingänge |
| DI1-DI6 | Digitaleingänge | Start/Stopp, Drehrichtung |
| AI1, AI2 | Analogeingänge | Sollwert (0-10V, 4-20mA) |
| AO1 | Analogausgang | Istwert, Frequenz |
| DO1 | Digitalausgang | Bereit-Signal |
| FU-Leistung | LS/Sicherung | Kabelquerschnitt |
|---|---|---|
| 0,75 kW | 4 A | 1,5 mm² |
| 1,5 kW | 6 A | 1,5 mm² |
| 2,2 kW | 10 A | 1,5 mm² |
| 4 kW | 16 A | 2,5 mm² |
| 5,5 kW | 20 A | 4 mm² |
| 7,5 kW | 25 A | 6 mm² |
| 11 kW | 32 A | 10 mm² |
| 15 kW | 40 A | 10 mm² |
| 22 kW | 50 A | 16 mm² |
Wichtig: Werte sind Richtwerte. Herstellerangaben beachten!
Geschirmtes Kabel erforderlich (EMV):
| Typ | Bezeichnung | Anwendung |
|---|---|---|
| ÖLFLEX SERVO | Markenname | Standard für FU |
| N2XCH | Normleitung | VPE, geschirmt |
| NSHTÖU | Gummileitung | Beweglich, geschirmt |
Maximale Kabellänge:
| Schaltfrequenz | Max. Länge (ungeschirmt) | Max. Länge (geschirmt) |
|---|---|---|
| 2 kHz | 200 m | 300 m |
| 4 kHz | 100 m | 150 m |
| 8 kHz | 50 m | 100 m |
| 16 kHz | 25 m | 50 m |
Bei längeren Leitungen: Ausgangsfilter (Motordrossel) vorsehen.
| Klasse 4 (FU-Motorkabel) | Mindestabstand |
|---|---|
| zu Steuerleitungen | 200 mm |
| zu Datenleitungen | 300 mm |
| zu empfindlicher Sensorik | 500 mm |
Die meisten FUs haben einen PTC-Eingang für den Motor-Temperaturfühler:
Der FU überwacht die thermische Belastung des Motors basierend auf:
Wichtig: Motor-Nenndaten korrekt eintragen!
| Parameter | Einstellung | Beschreibung |
|---|---|---|
| P_Motor | kW | Nennleistung des Motors |
| U_Motor | V | Nennspannung |
| I_Motor | A | Nennstrom (vom Typenschild) |
| f_Motor | Hz | Nennfrequenz (50 Hz) |
| n_Motor | 1/min | Nenndrehzahl |
| cos φ | - | Leistungsfaktor |
| f_min | Hz | Minimale Frequenz |
| f_max | Hz | Maximale Frequenz |
| Rampe auf | s | Hochlaufzeit |
| Rampe ab | s | Auslaufzeit |
Aufgabe
Ein Lüftungsmotor 5,5 kW soll über einen FU angesteuert werden. Kabellänge: 30 m.
Lösung
FU 5,5-7,5 kW, geschirmtes Motorkabel, EMV-konforme Installation.
Aufgabe
Ein Motor (7,5 kW) ist 150 m vom FU entfernt. Was ist zu beachten?
Lösung
Schaltfrequenz reduzieren, Motordrossel einsetzen, geschirmtes Kabel 6 mm².
DIN VDE 0100-444: EMV in Niederspannungsanlagen
DIN EN 61800: Elektrische Leistungsantriebssysteme
DIN EN 55011: Grenzwerte für Funkstörungen
Wichtige Festlegungen:
Frequenzumrichter – Installation:
Verkabelung:
EMV-Maßnahmen:
Max. Kabellänge (8 kHz):
Motorschutz:
In den meisten Fällen ja. Geschirmte Kabel sind Pflicht, wenn EMV-Grenzwerte eingehalten werden müssen (praktisch immer im Wohn- und Gewerbebereich). Nur in reinen Industrieumgebungen ohne empfindliche Elektronik in der Nähe kann man eventuell auf Schirmung verzichten – aber auch dort ist es empfohlen.
Höhere Schaltfrequenzen bedeuten steilere Spannungsimpulse (du/dt). Bei langen Kabeln wirken diese wie Antennen und erzeugen mehr Störungen und Reflexionen. Zudem belasten die Spannungsspitzen die Motorisolation. Bei langen Leitungen: Schaltfrequenz reduzieren und/oder Ausgangsfilter (Motordrossel) verwenden.
Normale Typ-A-RCDs sind bei FUs NICHT geeignet, da FUs Gleichfehlerströme erzeugen können. Erforderlich sind: Typ B (allstromsensitiv) oder Typ A mit Zusatzhinweis "für Umrichterbetrieb geeignet". Alternativ: Spezieller FI/LS vom FU-Hersteller oder vorgelagerte Sicherung statt RCD.