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antriebstechnik 5/2017

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UMRICHTERTECHNIK Mit

UMRICHTERTECHNIK Mit ihren hohen Wirkungsgraden von bis zu 98 % sorgen die VLT Aqua Drive auch für einen äußerst effizienten Pumpenbetrieb und können alle Pumpen stets im optimalen Betriebspunkt fahren. Gleichzeitig lassen sich die Pumpen, die ja auf den maximalen Betriebspunkt ausgelegt sind, beim Teillastbetrieb energieeffizient betreiben im Vergleich zu den früher gebräuchlichen Drosselklappen. Allerdings bringen Frequenzumrichter auch einige Anforderungen mit. Zum einen müssen die Motoren, die an den Frequenzumrichter angeschlossen sind, für einen Betrieb am Umrichter geeignet sein. So verfügen solche Motoren meist über eine verstärkte Isolierung in den Wicklungen und müssen gegen Lagerströme, z. B. durch isolierte Lager, geschützt sein. Sind ältere Motoren nicht so ausgestattet, lassen sie sich trotzdem an den Umrichtern betreiben: du/dt- oder Sinusfilter, ausgangsseitig zwischen Frequenzumrichter und Motor geschaltet, schützen dann den Motor, indem sie Spannungsanstiegsgeschwindigkeit und Pulsspitzen eliminieren oder senken, die andernfalls einen Durchschlag in den Wicklungen und somit die Zerstörung des Motors hervorrufen können. Obwohl nur einer der im Wasserwerk vorhandenen Motoren für den Frequenzumrichterbetrieb 03 Das grafische Bedienteil sorgt für eine intuitive Parametrierung und Konfiguration des Umrichters und lässt bei Bedarf auch Diagnose über eine Scope-Funktion zu, die den Verlauf wichtiger Betriebsgrößen darstellt 04 Um Lagerströme an den Pumpen zu reduzieren, sind die Motorkabel mit Common-Mode-Filtern ausgerüstet, die hochfrequente Einstreuungen bei den Motorkabeln unterbinden geeignet war, entschieden sich die Offenburger gegen Ausgangsfilter. Der Grund dafür lag einzig und alleine darin, dass auch die Motoren einer Überholung bedurften und man deshalb das Risiko des Motorsterbens einging. Ein weiterer Aspekt, den Frequenzumrichter, vor allem bei höheren Leistungen, mit sich bringen, sind Netzrückwirkungen oder Oberschwingungsbelastung des Netzes. Bei Umrichtern entsteht bedingt durch den Eingangsgleichrichter und die Glättung der Gleichspannung ein impulsförmiger Eingangsstrom, der je nach Gerätebauart mehr oder weniger von der Sinuskurvenform abweicht. Dieser nicht-sinusförmige Strom lässt sich in eine Reihe sinusförmiger Ströme unterschiedlicher Frequenzen zerlegen, wobei sich die 3., 5. und 7. Oberschwingung, also die Frequenzen 150, 250 und 350 Hz bei 50 Hz Netzfrequenz am stärksten auswirken. Ein zu großer Oberschwingungsgehalt kann dazu führen, dass z. B. empfindliche elektronische Steuerungen oder Regelgeräte nicht mehr einwandfrei funktionieren oder Verbraucher vorzeitig ausfallen. Dann können Reduzierungsmaßnahmen notwendig sein. Wichtig ist die Reduzierung von Netzrückwirkungen in Kombination mit Notstromaggregaten oder Notstromgeneratoren im Inselbetrieb, da diese eine wesentlich niedrigere Netzimpedanz haben, als das normale Netz. Dies bedingt eine Verstärkung der Auswirkungen der Netzrückwirkungen und birgt eine deutliche Gefahr für den sicheren Betrieb. Simulation und Auswahl der Maßnahmen Um bereits im Vorfeld die Belastungen und notwendige Gegenmaßnahmen identifizieren zu können, führte Danfoss im Auftrag der BN Netze GmbH eine vollständige Analyse durch. Dazu erfassten die Antriebsspezialisten mithilfe geeigneter Messgeräte die aktuelle Situation vor der Modernisierung und simulierten die zukünftige Anlage mit Hilfe der Danfoss HCS-Software, einem Analyse-Tool, das EMV-Belastungen in Anlagen schon im Vorfeld simulieren kann und gleichzeitig mit den bestehenden Grenzwerten abgleicht. In der vorliegenden Anlage ergab die Simulation, dass noch keine umfangreichen Maßnahmen für zusätzliche Filterung erforderlich waren. Allerdings legten die Spezialisten der BN Netze GmbH für einen Notfallbetrieb in Zusammenarbeit mit den Netzspezialisten von Danfoss einen Plan fest, welche Pumpenkonfiguration im Notfall maximal laufen kann, um keine Ausfälle aufgrund der Netzrückwirkungen zu riskieren. So ist auch bei einem Notfallbetrieb eine Wasserverteilung, wenn auch in reduziertem Umfang, möglich. Allerdings führten erhöhte Lagerströme zu einer schnelleren Abnutzung der Motorlager, sodass dort Maßnahmen notwendig wurden. Die Lösung teilte sich auf zwei Bereiche auf: Zum einen ließ sich erkennen, dass aufgrund von Potenzialdifferenzen in der Anlage Ausgleichsströme flossen. Abhilfe schaffte hier ein Potenzialausgleich zwischen Pumpengehäuse und Motor. Zusätzlich installierten die Techniker noch High Frequency Common-Mode- Filter, also spezielle Gleichtaktkerne, die hochfrequente Einstreuungen bei den Motorkabeln wirksam unterbinden. Zudem erforderte der problemlose Betrieb ein neues, verbessertes Erdungskonzept, das ebenfalls zu einem besseren Potenzialausgleich beitrug. www.danfoss.de 18 antriebstechnik 5/2017

UMRICHTERTECHNIK Frequenzumrichter ermöglicht sensorbehaftete Regelung Sieb & Meyer bietet den Frequenzumrichter SD2B in einer neuen Ausführung mit zusätzlichen Funktionen und einem IP20-Gehäuse an. Das neue Modell SD2B Plus erlaubt eine sensorbehaftete Regelung auf Basis von TTL-Gebern; so lassen sich Motoren drehzahlbzw. momentgeregelt betreiben – und zwar ab der Drehzahl Null. Die Möglichkeit zur sensorlosen Regelung für Niedervolt-Asynchron- und Synchronmotoren mit Drehzahlen bis zu 120 000 1/min bleibt weiterhin bestehen. Zudem bietet der SD2B Plus jetzt auch standardmäßig die Sicherheitsfunktion STO, sodass steigende Anforderungen an die Maschinensicherheit kostengünstig realisiert werden können. Nicht zuletzt ist ab sofort standardmäßig eine Servoumrichter mit Powerlink zertifiziert Baumüller bietet die Servoumrichterfamilie B Maxx ab sofort mit Powerlink-Schnittstelle an. Die Umrichterreihen 2 500, 3 300, 4 400 und 5 000 sind von der Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG) als konform mit den Powerlink-Spezifikationen zertifiziert worden. Die B-Maxx-Familie deckt ein breites Spektrum vom Kleinstumrichter bis hin zu leistungsstarken Geräten mit mehr als 300 kW ab. Mit unterschiedlichen Formfaktoren und modularen Baureihen werden zahlreiche Anwendungsfälle abgedeckt. Zentrale Konzepte lassen sich mit ihnen, ausgerüstet mit Powerlink, ebenso umsetzen wie vollständig dezentrale Ansätze. www.ethernet-powerlink.org; www.open-safety.org DER PÖPPELMANN EFFEKT: Sonderteile in Rekordzeit. Tag Woche Monat bis zum Angebot bis zum Prototyp bis zum Serienteil Testen Sie jetzt unser neues optionales Leistungsangebot: 04442 982-9100 interne Logikspannungsversorgung vorgesehen – die externe 24-VDC-Versorgung kann somit entfallen. Der Umrichter ist geeignet für kleine CAD/CAM-Fräsmaschinen, die z. B. in Dentallabors, für Schmuck- oder Gravierarbeiten und die Erstellung von Werbedisplays eingesetzt werden. Die Lösung gewährleistet eine möglichst geringe Erwärmung der Motoren und weist eine kompakte Bauweise auf. Das neue Modell bietet jeweils fünf digitale Ein-/Ausgänge sowie eine USB-Schnittstelle für eine einfache Parametrierung. Sebastian und sein Team haben diesen Griffstopfen nach Prüfung der Machbarkeit in nur einem Monat als individuellen Kundenartikel entwickelt und zur Serienreife gebracht. Mehr Details zur Umsetzung auf der Überholspur finden Sie hier: www.kapsto-fastlane.com Wir machen das. Schneller. www.sieb-meyer.de Pöppelmann.indd 1 13.04.2017 09:16:02 antriebstechnik 5/2017 19

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