Spindel- und VFD-Plan – ergibt das Sinn?

Das ist meine Situation: Kurzfristig bin ich in einer Werkstatt mit 110 V- und 15-Ampere-Steckdosen. Aber in einem Jahr werde ich umziehen und könnte dann 220 V zur Verfügung haben. Für eine neue CNC-Maschine, die ich mir zulege, möchte ich eine ER20-Spindel, weil ich 1/2-Zoll-Fräser verwende.

Um eine lange Gedankenkette abzukürzen: Ich habe überlegt, eine 2,2 kW ER20-Spindel zusammen mit einem 220 V-Frequenzumrichter (VFD) zu nehmen und einen 110 V-zu-220 V-Transformator dazwischenzuschalten. Dann würde ich den VFD so programmieren, dass er nicht mehr als 7 Ampere bei 220 V zieht (was 14 Ampere bei 110 V entspricht). Das würde bedeuten, dass ich aus der 2,2 kW-Spindel vielleicht nur 1 kW heraushole – aber das reicht mir vorerst. Wenn ich dann irgendwann in eine Werkstatt mit echtem 220 V-Anschluss ziehe, kann ich einfach den Transformator weglassen, den VFD neu programmieren und die volle Leistung der Spindel nutzen. Transformatoren sind günstig, also kein großer Verlust.

Gibt es einen Grund, warum das nicht funktionieren sollte?

Hi,



Nein, es gibt keinen Grund, warum das nicht funktionieren sollte. Ich glaube, du machst dir ein bisschen zu viele Gedanken darüber, ob du zu viel Strom aus deiner 15A-Steckdose ziehst. In der Praxis wird tatsächlich nur sehr selten die maximale Stromstärke erreicht – und wenn, dann nur für extrem kurze Zeit. Wenn du besonders vorsichtig sein willst, kannst du die Stromaufnahme begrenzen. Aber aller Wahrscheinlichkeit nach wird es auch ohne diese Begrenzung funktionieren, ohne deine Hausinstallation zu gefährden.

Ein Aspekt beim Betrieb von Frequenzumrichtern (VFDs), der wenig verstanden wird, ist die sogenannte Oberschwingungsverzerrung. VFDs ziehen den Strom in sehr ungleichmäßigen Pulsen, was zu einem sehr niedrigen Leistungsfaktor führt – etwa im Bereich von 0,5 bis 0,6. Das bedeutet, dass nur 50 % bis 60 % des aufgenommenen Stroms tatsächlich sinnvoll genutzt werden. Wenn du ohnehin „stromlimitiert“ bist, verschlechtert diese Situation deine Lage zusätzlich. Die einfachste Möglichkeit, den Leistungsfaktor zu verbessern, ist ein Netzdrossel – im Grunde eine große Spule, die in die Stromzufuhr zum VFD eingebaut wird. Sie kann den Leistungsfaktor auf 0,8 bis 0,9 anheben, sodass nun 80 % bis 90 % des aufgenommenen Stroms in Rotationsleistung umgesetzt werden.

Ein VFD funktioniert auch ohne Netzdrossel problemlos – die meisten Anlagen haben keine –, aber wenn du das Beste aus der verfügbaren Leistung herausholen willst, lohnt sich eine Drossel.

Gruß
Craig

PS: Ich verwende VFDs von Delta, einer taiwanesischen Marke, die in China produziert wird. Sie sind deutlich teurer als die billigen No-Name-Geräte aus China. Die bessere Qualität sorgt dafür, dass mir noch nie einer durchgebrannt ist – und ich nutze sie seit zwanzig Jahren, auch im Verkauf an Kunden. Tu dir selbst einen Gefallen und kauf nicht das billigste VFD… hol dir ein gutes. Delta ist super, und Hitachi ist ebenfalls eine bekannte, verlässliche Marke – beide sind deutlich günstiger als ABB, Yaskawa, Siemens und andere High-End-Marken.