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Antriebstechnik von Siemens und RockwellVom Hybridsystem zum doppelten Standard

Karl-Heinz Klumpe

Die KHS-Gruppe bietet die Antriebstechnik ihrer Verpackungsanlagen nun durchgängig in zwei verschiedenen Varianten an.

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FrequenzumrichterUmrichter für Top-Speed

Im Vergleich zu langsam laufenden Motoren weisen Hochgeschwindigkeitsmotoren ein weitaus geringeres Rotorvolumen auf. Dadurch sind die Gegebenheiten für eine Wärmeabsorbierung bzw. Abstrahlung entsprechend niedriger. Als Folge stellt sich – bei gleichen auftretenden Motorverlusten – eine höhere Rotorerwärmung ein. Diese kann jedoch schnell zu einer thermischen Zerstörung der Motoren führen.

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Frequenzumrichter: Umrichter für Top-Speed

Daher bietet Sieb & Meyer in den Produktreihen SD2S und SD2T eine Umrichtertopologie mit geregeltem Zwischenkreis und Pulsamplitudenmodulation (PAM). Der Unterschied zur konventionellen Ausführung mit fester Zwischenkreisspannung und Pulsweitenmodulation (PWM) der getakteten Leistungsendstufe liegt in dem zusätzlichen geregelten DC/DC-Wandler; er ermöglicht die variable Regelung der Zwischenkreisspannung. In Kombination mit der PAM kann so eine Ausgangsspannung geliefert werden, deren Spannungshöhe unabhängig von der Drehfeldfrequenz ist.

Die Folge ist, dass die blockförmige Ausgangsspannung nur geringfügige niederfrequente harmonische Stromanteile aufweis; die Motorinduktivität ist voll wirksam. Dies reduziert die umrichterbedingten Motorverluste so weit, dass auf externe Motordrosseln komplett verzichtet werden kann. Es besteht gewissermaßen keine Begrenzung in Bezug auf die mögliche Drehfeldfrequenz, da ihr die Endstufentaktung jeweils entspricht. Der Motor wird nur mit der für den Betriebspunkt definierten Spannung beaufschlagt und damit treten speziell bei niedrigeren Drehzahlen auch niedrigere harmonische Oberwellen auf. Dies hat eine geringere Motorerwärmung zur Folge.

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Je nach Motor bieten sich spezifische Vorteile: Bei HS-Asynchronmotoren sind dies die sensorlose Regelung mittels einfacher und robuster U/f-Parametrierung und eine überdurchschnittliche Leistungsfähigkeit sowie beste Rundlaufeigenschaften im niedrigen Drehzahlbereich (< 500 Hz) durch PWM-Ansteuerung mit der dem Betriebspunkt angepassten Zwischenkreisspannung. Bei HS-Synchronmotoren überzeugt die robuste sensorlose Regelung mit hoher Dynamik und in einem weiten Drehzahlbereich, ab zirka zwei Prozent der Nenndrehzahl. Zudem sind nur wenige Parameter zur Inbetriebnahme notwendig und sehr gute Regeleigenschaften auch bei größeren Parametertoleranzen gewährleistet. st

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