Die Mittelspannungsumrichter MV1000 für drehzahlvariable Antriebe vereinen Leistungsfähigkeit und Bedienkomfort in einem sehr kleinen Gehäuse. Unterschiedliche Betriebsarten ermöglichen dabei sowohl Standardaufgaben wie Pumpen und Lüfter als auch hochpräzise und dynamische Anwendungen. Durch die kompakten Abmessungen lässt sich das Gerät insbesondere auch leicht in bestehende Anlagen integrieren.
Der Autor: Adrian Lischka High Power Application, Yaskawa
Die typischen Anwendungen für Mittelspannungsumrichter finden sich beispielsweise in Öl-, Gas- und anderen Pumpen oder in Lüftern und Extrudern. Für die hier eingesetzten Motoren gilt: Durch eine variable Anpassung der zugeführten Betriebsspannung und Frequenz lassen sich Energieeinsparpotenziale nutzen. Darüber hinaus verringert sich der Wartungsaufwand, weil beispielsweise Momentstöße oder extreme Belastungen beim abrupten Hochfahren des Motors vermieden werden. Da Mittelspannungsumrichter vor allem bei höherem Leistungsbedarf eingesetzt werden, ist die Energieeinsparung groß: Berechnungen zufolge kann sich dort die Umstellung einer Anlage, die bisher mit Drallregelung, Drosselklappen oder Schieberregelung lief, schon nach einem halben Jahr amortisieren.
Yaskawa stellt mit dem Mittelspannungsumrichter MV1000 eine Generation vor, die sich in wesentlichen Punkten von den Vorgängerlösungen unterscheidet. So kommen beispielsweise leistungsstarke 3-Level-Powerzellen zum Einsatz. Diese sind nach bewährtem Prinzip weiterhin in Reihe geschaltet, die Anzahl der benötigten Zellen ist jedoch sehr viel geringer als bisher. Dadurch lässt sich die Konstruktion so kompakt ausführen, dass sie aktuell als weltweit kleinster Mittelspannungsumrichter gilt. So lässt sich das Gerät leicht in bestehende Anlagen integrieren. Ebenso erleichtert die kleine Bauform Transport, Installation und Wartung.
Gleichmäßige Ausgangsspannung
Als weiterer Unterschied zum Vorgängermodell MV1S stehen nun fünf Varianten für Eingangsspannungen von 2,7 bis 10/11 kV zur Verfügung — darunter auch eine CE-konforme Ausführung für den europäischen Markt mit 6 kV. Weitere CE-konforme Ausführungen werden sukzessive folgen. Der Einsatzbereich reicht dabei von 200 kW, z. B. bei einer kleineren Pumpe, bis zu 9,9 MW, etwa in Kompressoren oder Walzwerken.
Unabhängig von der Motorleistung gewährleistet der MV1000 sehr niedrige harmonische Stromoberwellen zum Netz hin, was besonders in Mittelspannungsnetzen sehr wichtig ist. Auch die Motorspannung des Mittelspannungsumrichters verläuft fast sinusförmig. Diese gleichmäßige Ausgangsspannung sorgt für einen sehr schonenden Betrieb und damit für eine längere Lebensdauer der Motoren. Zudem erleichtert diese Funktion — über die kompakte Bauform hinaus — die Integration des Umrichters in bestehende Anlagen: Besondere Maßnahmen, wie Sinusfilter am Ausgang des Umrichters oder eine Isolierung der Lager im Motor, sind nicht notwendig. Lange Motorleitungen sind bei entsprechendem Querschnitt ohne Probleme einzusetzen.
Nicht zuletzt unterstützt der MV1000 unterschiedliche Betriebsarten: Einfachere Anwendungen lassen sich im U/f-Betrieb umsetzen, bei dem die Drehzahl des angeschlossenen Motors abhängig von dessen Belastung variiert. Genauso ist aber auch ein Betrieb im Open-Loop-Vector- oder Closed-Loop-Vector-Verfahren möglich. Damit ist der MV1000 nicht nur für Standardaufgaben wie Pumpen und Lüfter geeignet, sondern auch für hochpräzise und dynamische Anwendungen.
Für den generatorischen Betrieb, bei dem z. B. bei Zentrifugen, Aufzügen oder Walzanlagen Energie zurückgeführt werden soll, empfiehlt sich der Matrix-Umrichter MX1S. Dieser arbeitet ohne Zwischenkreiskondensatoren in den Powerzellen sowohl motorisch als auch generatorisch. D. h. er kann die überschüssige generatorische Bremsenergie direkt in das Mittelspannungsnetz zurückspeisen.
Bedienkomfort und Verfügbarkeit
Die Bedienung und Parametrierung des MV1000 ist bewusst einfach konzipiert. Für alle Umrichter ist die Struktur des Menübaumes die gleiche. Die Handhabung der Geräte ist somit selbsterklärend. Auch die Bedieneinheit ist identisch. Der Umrichter zeichnet sich durch eine niedrige Ausfallrate aus. Sollte dennoch eine Powerzelle ausfallen, kann diese ohne größeren Aufwand ersetzt werden: Die Geräte sind so konstruiert, dass sich die einzelnen Powerzellen nach Entfernen der Leistungsanschlüsse wie Schubladen herausziehen lassen. Wird dieser Vorgang durch einen optional verfügbaren Lift unterstützt, kann der Austausch problemlos von einer einzelnen Person durchgeführt werden.
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