Drehzahlregelung mit Köpfchen

Der Autor Guido Kerzmann, Product Line Manager Drives & Softstarters bei Eaton in Bonn

Durch die Verordnung EC 640/2009, die eine stufenweise verpflichtende Einführung von IE3-Motoren bzw. IE2-Motoren im Umrichterbetrieb vorsieht, gewinnen sowohl die elektrische Drehzahlregelung mit Hilfe von Frequenzumrichtern als auch die systemorientierte Betrachtungsweise des Themas Energieeffizienz an Bedeutung. Es ist meist nicht ausreichend, einzelne Komponenten eines Systems durch effizientere Produkte zu ersetzen. Vielmehr ist eine eingehende Energieverbrauchsanalyse der gesamten Anwendung inklusive aller Teilkomponenten notwendig, um festzustellen, wo sich Effizienzlücken auftun und wie diese am besten zu schließen sind. Denn nicht jede Lösung ist für die jeweilige Anwendung geeignet. Die elektrische Steuerung der Motordrehzahl mit Hilfe eines Frequenzumrichters ist besonders bei Applikationen mit variabler Drehzahl bzw. sich stark ändernder Last eine optimale Lösung, um Energie und damit Kosten einzusparen.

Es gibt einige wichtige Unterscheidungskriterien, anhand derer Maschinen- und Anlagenbetreiber hochwertige Frequenzumrichter erkennen können. Zunächst sollten Frequenzumrichter leicht zu installieren, zu warten und zu bedienen sein. Wichtig sind hier eine komfortable Parametrierung, eine gute Software und leistungsfähige Bedienelemente (Tasten/Display) am Gerät. Eine zusätzliche Programmierbarkeit über einen PC erhöht die Bedienerfreundlichkeit. Bei hochwertigen Modellen erhöhen außerdem integrierte Sicherheitsfunktionen wie Überlastschutz, Kurzschlussfestigkeit und Temperaturschutz die Anlagenverfügbarkeit, senken den Wartungsaufwand und minimieren die Anzahl der benötigten Hardware-Komponenten.

Zunehmend benötigt werden Frequenzumrichter, die dezentrale Regelvorgänge unterstützen können und ausreichend robust für einen fertigungsnahen Einsatz sind. Einige Modelle messen selbst die Antriebseigenschaften – häufig als Auto-Tune bezeichnet – und stellen ihre Regelparameter im Rahmen der Inbetriebnahme selbständig ein. Außerdem ist – zum Stichwort Industrie 4.0 – eine Entwicklung hin zu Automatisierungskomponenten mit dezentraler Intelligenz und integrierten Steuerungs- und Überwachungsfunktionen zu beobachten. Empfehlenswerte Komponenten-Hersteller integrieren daher zunehmend intelligente Funktionen zur Prozesssteuerung und Automatisierung in ihre Frequenzumrichter.

Anwender können Maschinen und Anlagen mit Hilfe von Frequenzumrichtern energieeffizienter konstruieren und betreiben, insofern diese richtig ausgelegt und eingesetzt werden. Mit der neuen PowerXL-Produktreihe bis 250 kW bietet Eaton eine einfach zu installierende, bedienerfreundliche und energieeffiziente Technologie für den Maschinenbau sowie die Förder- und Gebäudetechnik. Zunächst kommen zwei Modelle der PowerXL-Familie auf den Markt: Das Basismodell DC1 für Leistungen von 0,37 bis 11 kW sowie der DA1 für Leistungen von 0,75 bis 250 kW für anspruchsvolle Antriebsaufgaben.

PowerXL-Geräte lassen sich über aufsteckbare SmartWire-DT-Module einfach in das intelligente Kommunikationssystem von Eaton einbinden. Über diese Schnittstelle sind die Frequenzumrichter zentral parametrierbar. Auch Steuerbefehle können über das Netzwerk an die Geräte gesendet und Diagnosedaten ausgelesen werden. So sind Betreiber stets in der Lage, ihre Maschinen und Anlagen lastorientiert zu steuern, wodurch die Energieeffizienz von Maschinen steigt und die Betriebskosten sinken. Darüber hinaus besteht standardmäßig die Anschlussfähigkeit an die Feldbussysteme Modbus RTU und CANopen, und optional über zusätzliche Feldbus-Module an Profibus, Profinet, Devicenet, Ethernet/IP, Ethercat, Modbus TCP und Bacnet.

Gleichzeitig entfällt durch SmartWire-DT die komplette konventionelle Steuerverdrahtung, was den Verdrahtungsaufwand deutlich senkt und die Übersichtlichkeit erhöht. Durch das einfache Aufstecken der Module verkürzt sich die Installationszeit und das System lässt sich jederzeit problemlos erweitern bzw. mit anderen Automatisierungskomponenten wie intelligenten PKE-Motorschutzschaltern oder Softstartern DS7 kombinieren.

Mit dem Fokus auf Energieeffizienz unterstützt die DA1-Serie sowohl übliche Drehstrommotoren, die in der Regel dem heutigen IE2- und IE3-Standard entsprechen, als auch hocheffiziente Permanentmagnet-Motoren, die für den zukünftigen IE4-Standard ausgelegt sind. Zudem beinhalten die Frequenzumrichter einen Energy Optimizer, der bei leichter Last automatisch die Motorspannung reduzieren kann.

Die PowerXL-Frequenzumrichter sind bedienerfreundlich. Eigenschaften wie die Auto-Tune-Funktion, komfortable Parametrierung mit nur 14 Standardparametern sowie selbsterklärende Typenschlüssel vereinfachen Prozesse von der Projektierung über die Bestellung und Inbetriebnahme bis hin zum Betrieb. Ein weiteres Feature ist die Möglichkeit, zusätzlich zur Programmierung über die Tasten am Gerät oder alternativ über einen PC, eine Parametrierung mit Hilfe eines Bluetooth-PC-Sticks schnell und einfach von einem Gerät auf weitere zu kopieren. So lassen sich gerade in der Serienproduktion nicht nur Einsparungen erzielen, sondern auch Fehler vermeiden.

Eaton bietet die PowerXL-Frequenzumrichter bis zu einer Leistung von 7,5 kW in Schutzart IP66 an. Die robusten Geräte können außerhalb des Schaltschranks direkt neben dem Motor oder an der Maschine eingesetzt werden. Damit sind eine vielseitige Anwendbarkeit und ein einfaches Nachrüsten selbst in rauen Industrieumgebungen gewährleistet. Dies erleichtert besonders das Retrofitting von älteren Anlagen, bei denen oft der Platz für einen Frequenzumrichter im Schaltschrank fehlt. Dank verkürzter Motorleitungslängen wird zudem die Einhaltung der erforderlichen EMV-Kategorie erleichtert.

Dank hoher Datentransparenz ermöglichen die dezentral einsetzbaren und bedienerfreundlichen PowerXL-Frequenzumrichter mit SmartWire-DT-Anbindung eine gute Anlagenüberwachung, vorausschauende Wartung und eine effiziente Kontrolle des Energieverbrauchs. Damit tragen sie dazu bei, die Energieeffizienz in der Antriebstechnik zu verbessern, die Profitabilität von Maschinen und Anlagen zu erhöhen sowie den CO2-Ausstoß in der Industrie zu senken. Mit den kommunikationsfähigen Frequenzumrichtern unterstützt Eaton Maschinen- und Anlagenbetreiber nicht nur dabei, Energie zu sparen und die Umwelt zu schonen, sondern auch ihre Systeme fit für zukünftige Anforderungen zu machen. ge

Anwender können Maschinen mit Hilfe von Frequenzumrichtern energieeffizient betreiben. Mit dem Energy Savings Estimator bietet Eaton dafür ein kostenloses Softwaretool, das für Pumpen- und Lüfteranwendungen mit nur wenigen Eingaben wie Motordaten, Lastprofil und Betriebsstunden den voraussichtlichen Energiebedarf ermittelt. Das Programm hilft Anwendern dabei, Einsparpotenziale beim Einsatz von Frequenzumrichtern zu identifizieren und zeigt den Energie-, CO2- sowie verschiedene finanzielle Einsparungen auf. Zudem steht ein Energieeinsparungsbericht mit allen wichtigen Details zur Verfügung: www.eaton.eu/selectiontools

Weitere Informationen zur ERP-Richtlinie 2009/125/EC sowie zur Verordnung EC 640/2009 bietet die Seite: