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| Drei alternative Einspeisekonzepte | | Für jeden Anwendungsfall das passende Einspeisekonzept | Mit drei alternativen Einspeisekonzepten bietet die neue Antriebsfamilie Sinamics jetzt für jeden Anwendungsfall die ideale Lösung. Bei rein motorischem Betrieb sind Einspeisungen ohne Netzrückspeisung die wirtschaftlichste Lösung. Ist durch zeitweiligen generatorischen Betrieb Netzrückspeisung sinnvoll, sind hierfür zwei Varianten verfügbar: Eine Standardlösung mit einer ungeregelten Ein-/Rückspeiseeinheit - bei besonders hohen Anforderungen an Anlagenverfügbarkeit und Netzqualität - Geräte mit einer geregelten Ein-/Rückspeiseeinheit.
Bei der neuen Antriebsfamilie Sinamics setzen alle Mitglieder auf einer gemeinsamen technologischen Basis auf und zeichnen sich durch einfache und einheitliche Bedienung aus. Ein Beispiel für das übergreifende, für alle Leistungs- und Performancestufen geltende Konzept sind die einheitlichen Engineering-Tools Sizer für die Projektierung und Starter für die Inbetriebnahme und Diagnose sowie die digitale Standard-Schnittstelle Drive-Cliq. Um dabei gleichzeitig alle denkbaren Anwendungen abzudecken ist Sinamics für ein Leistungsspektrum von einigen kW bis weit in den zweistelligen Megawattbereich erhältlich, in allen Performancestufen vom Einfachantrieb bis zum High-Performance-Antrieb für Einzel- oder Mehrmotorenanwendungen. Die Vielseitigkeit dieses Antriebssystems basiert auch auf den drei alternativ einsetzbaren Einspeisekonzepten.
Basic Infeed für Antriebsaufgaben ohne Netzrückspeisung
In der industriellen Antriebstechnik haben die meisten Anwendungen ausschließlich motorische Betriebszustände. Typische Beispiele für derartigen rein motorischen Betrieb sind Pumpen, Lüfter, Kompressoren, Extruder, Mixer und Mühlen. Hier sind preisgünstige und Platz sparende Basic-Infeed Geräte der Reihen Sinamics G120, Sinamics G130 und Sinamics G150 am sinnvollsten. Die netzgeführte Einspeisung mit Diodeneinspeisung reicht bei diesen relativ einfachen Anwendungen mit quadratischem und konstantem Momentenverlauf völlig aus, um die grundlegenden Vorteile durch den drehzahlvariablen Betrieb an sich zu erzielen. Dies sind optimierte Prozessführung - drehzahlvariable Systeme sind exakter und reagieren viel schneller als mechanische Regelungen - und der sanfte An- und Auslauf, der sowohl das Netz als auch den kompletten Antriebstrang schont. Hinzu kommt - insbesondere bei Anwendungen mit quadratischem Momentenverlauf wie Pumpen, Lüfter oder Kompressoren - eine erhebliche Energieersparnis. Diese beträgt je nach Anwendungsfall bis zu 50 Prozent. Die Anschaffung eines Umrichters amortisiert sich deshalb oft schon nach einigen Monaten.
Die Standardlösung für rückspeisefähige Systeme: Smart Infeed
Anwendungen die Netzrückspeisung benötigen Lösungen, die über das Basic-Infeed-Konzept hinausgehen. Solchen Anwendungen sind unter anderem Förderbänder, Aufzüge, Papiermaschinen oder Anlagen der Stahlproduktion. Hier kommen oftmals motorische und generatorische Antriebsanforderungen zusammen. Weil im generatorischen Betrieb größere Mengen Bremsenergie anfallen, sind in diesem Fall rückspeisefähige Einspeisekonzepte angebracht. Die Standardlösung sind dabei Sinamics mit Smart Infeed.
Ungeregelte Ein-/Rückspeiseeinheiten in IGBT-Technik speisen die Bremsenergie zurück ins Netz. Damit spart der Anwender doppelt: Die zurückgespeiste Energie kann von anderen Verbrauchern genutzt werden und es fallen keine Kosten für die Wärmeabfuhr an, die bei herkömmlichen Bremsen durch Widerstände erforderlich ist. Die passenden Geräte sind hier Sinamics S120 Smart Line Modules. Gegenüber herkömmlichen Ein-/Rückspeisungen in Thyristortechnik, bei denen es bei Netzeinbrüchen prinzipbedingt zum so genannten Wechselrichterkippen mit Sicherungsfall und damit zu einer Anlagenstörung kommen kann, bringen die neuen Sinamics S120 Smart Line Modules durch den Einsatz von IGBT-Technik, die ein aktives Abschalten ermöglicht, hier eine deutlich höhere Ausfallsicherheit mit sich
Die geregelte Ein-/Rückspeiseeinheit Active Infeed: minimale Netzrückwirkungen bei maximaler Ausfallsicherheit
Ist neben der Rückspeisefähigkeit zusätzlich das Ausregeln von Netzeinbrüchen gefragt oder sind die Anforderungen an die Qualität des rückgespeisten Stroms besonders hoch, bietet sich die Active Infeed Technologie an. Geregelte Ein-Rückspeiseeinheiten in IGBT-Technik versorgen die angeschlossenen Antriebe mit einer konstanten Spannung. Eine schnelle Vektorregelung sorgt für sinusförmigen Netzstrom. Dies gilt sowohl bei der entnommenen als auch bei der zurückgespeisten Netzenergie. Ein integriertes Clean Power Filter eliminiert die niederfrequenten Netzrückwirkungen nahezu vollständig. Die Werte liegen weit unter denen konventioneller 12, 18 oder 24-pulsigen Umrichter. Damit werden nicht nur die strengen Auflagen vieler Energieversorgungsunternehmen erfüllt. Es entfallen auch die durch Oberschwingungsströme bedingten Verluste in der Niederspannungsverteilung, Netztrafo und Netzzuleitung.
Unempfindlich gegenüber Spannungsschwankungen und Netzeinbrüchen
Maximale Ausfallsicherheit bringt die konstant geregelte Zwischenkreisspannung, die den Motor von der Netzspannung entkoppelt. Der Stromrichter arbeitet dabei als Hochsetzsteller, mit einer gegenüber dem Scheitelwert der Netzspannung höheren Zwischenkreisspannung. Damit ist das Antriebssystem unempfindlich gegenüber Netzspannungsschwankungen. Selbst bei schwachen Netzen ist so höchste Präzision der Arbeitsmaschine gewährleistet.
Der geregelte Stromrichter schaltet netzunabhängig den Strom. Dadurch lassen sich kurzzeitige Netzeinbrüche überbrücken. Das Antriebssystem läuft weiter.
Frei wählbarer Leistungsfaktor ermöglicht Blindleistungskompensation
Der Leistungsfaktor cos ? ist bei Active Infeed frei wählbar. Bei der standardmäßigen Einstellung cos ? = 1 wird keine Blindleistung aufgenommen. Abweichende Einstellungen bieten die Möglichkeit in weiten Grenzen einen induktiven oder kapazitiven Blindstrom ins Netz zu speisen und auf diese Weise parallele Blindleistungsverursacher zu kompensieren. Dies verringert die teuere Blindleistungaufnahme vom Energieversorgungsunternehmen und macht die bei konventionellen Einspeisungen üblichen Kompensationsanlagen überflüssig.
Typische Einsatzgebiete der mit Active-Infeed ausgerüsteten Umrichter Sinamics S120 Active Line Modules und Sinamics S150 sind beispielsweise Prüfstände, Hebezeuge, Druckmaschinen, Werkzeug- und Produktionsmaschinen oder Zuckerzentrifugen.
erschienen in: antriebstechnik 4/06 |
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