Durchgängige Umrichterbaureihe

Die Produktfamilie Dynavert T von Loher wurde komplett erneuert und im Leistungsbereich erweitert bis 2800 kW. Der Umrichter der Baureihe T05 ist sehr leise und verfügt neben einer Space-Vector-Regelung auch über eine feldorientierte Regelung für anspruchsvolle dynamische Aufgaben (Bild 1). Im Leistungsbereich von 2.2 bis 160 kW sind die Umrichter als Kompaktgeräte verfügbar in 400 bzw. 500 V, ab 30 kW in 690 V. Sie beinhalten bereits in der Grundausführung Zubehör wie Eingangsdrossel, Netzfilter Klasse A nach EN 55011 sowie einen du/dt-Ausgangsfilter für 150 bis 200 m Kabellänge. Der Funkentstörfilter Klasse B sowie ein Ausgangsfilter bis 300 m Kabellänge sind integrierbar ohne Volumenänderung. Die Geräte für erdfreie Netze (IT-Netz) sind mit einer Überwachungs- und Schutzeinrichtung zur Erkennung eines ausgangsseitigen Erdschlusses ausgestattet. Weitere sicherheitsrelevanten Baugruppen wie Hauptschalter und Abschalteinrichtung Sicherer Halt nach EN 954-1 Kat. 3 stehen als Optionen zur Verfügung. Die Klemmleiste der Geräte entspricht der Namur-Empfehlung NE 37 – mit allen geforderten sicheren Potenzialtrennungen nach VDE 0106/EN50178. Für den Betrieb mit explosionsgeschützen Motoren aller Zündschutzarten hat Loher ein nach Atex zertifiziertes Abschaltkonzept (EG-Baumuster-Prüfbescheinigung) für das Stillsetzen der Anlage ohne den bisher erforderlichen Netzschütz in die Umrichter integriert in Verbindung mit der dazugehörigen Kaltleiter-Auswertung für Abschaltung und Vorwarnung.

Die Gerätereihe kann selbstverständlich auch in Schaltschrankausführung nach den gewünschten Spezifikationen geliefert werden. Kompaktgeräte werden bei Bedarf als Schranksysteme gefertigt, je nach Leistung der Geräte sind bis zu 6 Umrichter in einem 600 mm breiten Standardschrank TS8 lieferbar. Leistungen größer 200 kW werden grundsätzlich als komplett ausgestattete Schrankgeräte mit Luft- wahlweise mit direkter Wasserkühlung in Schutzart IP 55 geliefert. Bei Wasserkühlung sind Umgebungstemperaturen bis 55 °C ohne Leistungsreduzierung möglich.

In der Umrichterreihe Dynavert T05 stehen die beiden Funktionen Sicherer Halt und Kaltleiter-Auswertung als Option zur Verfügung. Durch ein elektronisches Abschaltkonzept kann ein sicheres Stillsetzen der Anlage auch ohne Hauptschütz gewährleistet werden (Bild 2). Der Umrichter übernimmt hier die Hauptschützfunktion. Dadurch ergibt sich ein weit reichendes Einsparpotenzial auf der Anlagenseite. Beide Funktionen nutzen dabei das gleiche Abschaltkonzept. Um eine möglichst hohe Sicherheit zu erzielen, ist der Abschaltweg im Umrichter redundant aufgebaut. Dadurch kann auch bei Auftreten eines Fehlers die Anlage noch abgeschaltet werden.

Die Funktion Sicherer Halt erfüllt die Kategorie 3 nach EN 954-1 und wurde vom TÜV zertifiziert. Den für die Kategorie 3 erforderlichen Test führt der Umrichter selbstständig durch. Gleichzeitig besteht aber auch die Möglichkeit, diesen Test manuell durchzuführen. So kann die Abschaltfunktion jederzeit überprüft werden. Fällt der Test negativ aus, kann der Umrichter vorerst nicht mehr eingeschaltet werden. Ein Einschalten ist erst wieder möglich, nachdem der Fehler behoben und der nächste Test erfolgreich abgeschlossen wurde. Die Kaltleiter-Auswertung ist Atex-zertifiziert und erfüllt Kategorie 2 nach EN 954-1. Für die Kaltleitereingänge besteht sichere Trennung zu allen anderen Eingängen für Bemessungsspannungen bis 690 V. Da die Eingänge mit Kurzschlusserkennung ausgestattet sind, wird ein größtmögliches Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit geboten.

Ebenso komplett neu entwickelt wurde die Windows-basierende Bedien-, Parametrier- und Diagnosesoftware WIN-IMS (Inverter Management Software). Die Kommunikation zum Umrichter erfolgt über RS232, USB-Adapter, RS485 oder Profibus-Schnittstelle und beinhaltet folgende Funktionalitäten: ON/Offline-Parametrierung mit vorbelegten Applikationen für Namur-Klemmleiste und Klemmenbelegung sowie Geräteverhalten nach Namur 1 bis Namur 5, Störmelde- und Diagnoseauswertung mit Zeitstempel durch die im Umrichter integrierte Echtzeituhr, Upread und Download von Parametersätzen mit Konvertierungs- und Vergleichsfunktionen, Programmierung von Funktionen und Meldegeneratoren und vieles mehr. Die Software beinhaltet ebenso ein lernfähiges Expertensystem und ermöglicht ein menügeführtes Update der Umrichter-Software einschließlich anderer Sprachen für die Menüdarstellung auf dem Gerätedisplay.

Die Durchgängigkeit der Baureihe ist somit in allen Funktionalitäten über den kompletten Leistungsbereich gegeben. Projektierung, Programmierung und Inbetriebnahme aller Geräte ist einheitlich und wird durch die Softwarestruktur unterstützt. Für alle Anwenderbereiche steht ein strukturiertes Menü für Inbetriebnahme, Standard oder Expert zur Verfügung. Alle Dynavert-T-Umrichter werden im hauseigenen Prüffeld unter Volllast geprüft und nach den Spezifikationen getestet und gewährleisten somit höchste Verfügbarkeit.

Allgemein zeigt sich, dass mit zunehmenden Arbeitsspielen und Schwungmassen der Umrichterantrieb nicht nur die technisch, sondern auch wirtschaftlich bessere Lösung ist, da dann die Energiekosten die Kosten des Umrichters ausgleichen. Vor allem bei Antrieben mit großen Trägheitsmomenten wie Ventilatoren oder Zentrifugen mit ihren großen Drehzahlveränderungen amortisieren sich die höheren Investitionskosten für den Umrichter oft sehr schnell. Dies zeigt sich im nachstehenden Beispiel einer diskontinuierlich arbeitenden Zentrifuge mit folgendem Arbeitsspiel:

Das Grundproblem dieses Antriebes liegt in den hohen Trägheitsmomenten, die in netzgespeisten Asynchronmotoren hohe Anlauf- und Bremsverluste und daher starke Erwärmung verursachen.

Zur Verdeutlichung des Antriebsproblems werden drei Lösungen betrachtet:

In Bild 3 sind die mit diesen Antriebsmaschinen erzielten Drehzahlverläufe und die mittlere Verlustleistung Pv dargestellt. Außerdem ist die während des Arbeitspiels entstehende Wärmemenge Wv = ∫Pvdt (Fläche unter der Verlustleistung) angegeben. Für die einzelnen Lösungen ergeben sich die folgenden Merkmale: Bei den Motoren ohne Umrichter werden große Wärmeverluste beim Bremsen erzeugt, beim polumschaltbaren Motor wird ein Teil davon bei Umschaltung auf die kleine Drehzahlstufe generatorisch ins Netz zurück gespeist. Um diese große Wärmemenge abzuführen, muss der Motor deutlich größer dimensioniert oder mit Sondermaßnahmen ausgestattet werden. Bei Verwendung eines Umrichters kann in der Regel ein Standard-Chemiemotor in VIK-Ausführung verwendet werden. Zu beachten sind hier lediglich die mechanischen Anforderungen an die Lagerung des Motors.

cav 402

Antriebskomponenten für Chemie und Petrochemie

Nützliche Downloads

Deutsche Energie Agentur