A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

01 Die Power-XL-Frequenzumrichter- Serie umfasst aktuell zwei Modellreihen: den DC1 für klassische und den DA1 für anspruchsvolle Antriebe (v. l.)

Einsparpotenziale in der Antriebstechnik richtig nutzen

02 Vergleich: Regelung eines Pumpensystems durch mechanische Drosselung und durch elektrische Drehzahlregelung

03 Frequenzumrichter in Schutzart IP66 eignen sich für den dezentralen Einsatz sowie einen solchen in rauen Industrieumgebungen

04 Die Anbindung an „SmartWire-DT“ macht die Frequenzumrichter kommunikationsfähig und leicht mit anderen Automatisierungskomponenten wie Softstartern kombinierbar

Spätestens seit der Verabschiedung der ERP-Richtlinie 2009/125/EC und der Motorenverordnung EG 640/2009 der EU sind Unternehmen in der Industrie noch stärker darauf angewiesen, den Energieverbrauch und damit auch die CO 2 -Emissionen weiter zu senken. Insbesondere in der elektrischen Antriebstechnik steckt noch viel Einsparpotenzial. Eine Möglichkeit, dieses effektiv zu nutzen, ist der Einsatz von leistungsfähigen Frequenzumrichtern, wie sie unter anderem Eaton anbietet.

Durch die Verordnung EG 640/2009, die eine stufenweise verpflichtende Einführung von IE3-Motoren bzw. IE2-Motoren im Umrichterbetrieb vorsieht, gewinnen sowohl die elektrische Drehzahlregelung mithilfe von Frequenzumrichtern als auch die systemorientierte Betrachtungsweise des Themas Energieeffizienz an Bedeutung. Dabei genügt es zumeist nicht, 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 geschlossen werden können (Bild 2).

Durch Drehzahlregelung Verluste reduzieren
Den größten Anteil am Energieverbrauch in der industriellen Fertigung halten elektrische Antriebe: Ihr Anteil an verbrauchter elektrischer Energie beträgt etwa zwei Drittel. Entsprechend groß ist das Energieeinsparpotenzial in diesem Bereich. Um dieses zu heben, gibt es verschiedene Ansätze. Als besonders effektiv wird die elektrische Drehzahlregelung mithilfe eines Frequenzumrichters angegeben. Entsprechend kommen immer mehr Frequenzumrichter in der Antriebstechnik zum Einsatz. Parallel nimmt die Anzahl an Steuerungsfunktionen in den Geräten zu. Bei der Drehzahlregelung mithilfe von Frequenzumrichtern hängt das Energieeinsparpotenzial von folgenden Faktoren ab:
・Art der anzutreibenden Last,
・Grad der Optimierung des Wirkungsgrads der Arbeitsmaschine durch den Frequenzumrichter sowie
・Zeit, in der das Gesamtsystem im Teillastbetrieb arbeitet.
Besonders effektiv sind Frequenzumrichter bei Anwendungen mit wechselnder Last bzw. variabler Drehzahl. Denn hier können durch eine lastorientierte Drehzahlregelung große Einsparungen erzielt werden.

Kriterien bei der Auswahl des richtigen Frequenzumrichters
Es gibt einige wichtige Merkmale, auf die Maschinen- und Anlagenbauer achten sollten, wenn sie den optimalen Frequenzumrichter für ihre Anwendung auswählen. Zunächst sollten diese leicht zu installieren, zu warten und zu bedienen sein. Wichtig sind deshalb eine komfortable Parametrierung, eine gute Software und leistungsfähige Bedienelemente (Tasten/ Display) am Gerät. Eine zusätzliche Programmierbarkeit über einen PC erhöht zusätzlich die Bedienerfreundlichkeit. Bei hochwertigen Modellen steigern außerdem integrierte Sicherheitsfunktionen, wie Überlastschutz, Kurzschlussfestigkeit und Temperaturschutz, die Anlagenverfügbarkeit, senken den Wartungsaufwand und minimieren die Anzahl der benötigten Hardwarekomponenten. Außerdem wird es zunehmend wichtiger, dass Frequenzumrichter dezentrale Regelvorgänge unterstützen und ausreichend robust für einen fertigungsnahen Einsatz sind. Einige Modelle messen selbstständig die Antriebseigenschaften (Auto-Tune) und stellen ihre Regelparameter im Rahmen der Inbetriebnahme eigenständig ein. Außerdem ist eine Entwicklung hin zu Automatisierungskomponenten mit dezentraler Intelligenz und integrierten Steuerungs- und Überwachungsfunktionen zu beobachten.

Bedienerfreundlich und flexibel einsetzbar
Mit den Frequenzumrichtern der Baureihe Power-XL bis 250 kW bietet Eaton eine einfach zu installierende, energieeffiziente Technologie für den Maschinenbau sowie die Förder- und Gebäudetechnik. Derzeit sind zwei Modelle der Power-XL-Familie auf dem Markt: Das Basismodell DC1 für Leistungen von 0,37 kW bis 11 kW sowie der DA1 für Leistungen von 0,75 kW bis 250 kW für anspruchsvolle Antriebsaufgaben (Bild 1). Beide Varianten verfügen über Eigenschaften, wie die Auto-Tune-Funktion, eine komfortable Parametrierung mit 14 Standardparametern sowie selbsterklärende Typenschlüssel. Sie vereinfachen die 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 mithilfe eines Bluetooth-PC-Sticks einfach von einem Gerät auf weitere zu kopieren. Dadurch lassen sich gerade in der Serienproduktion zum einen Einsparungen erzielen und zum anderen Fehler vermeiden. Die Umrichter bis zu einer Leistung von 7,5 kW werden auch in Schutzart IP66 angeboten (Bild 3). Die robusten Geräte können außerhalb des Schaltschranks direkt neben dem Motor oder an der Maschine eingesetzt werden. Damit sind sie vielseitig einsetzbar und zudem ist ein einfaches Nachrüsten auch in rauen Industrieumgebungen möglich. Dadurch wird vor allem das Retrofitting von älteren Anlagen erleichtert, bei denen oft der Platz für einen Frequenzumrichter im Schaltschrank fehlt. Außerdem wirken sich die verkürzten Motorleitungslängen positiv auf die Einhaltung der erforderlichen EMV-Kategorie aus.

Dezentrale Intelligenz erhöht Datentransparenz
Power-XL-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. Dadurch werden die Energieeffizienz von Maschinen gesteigert und die Betriebskosten gesenkt. Darüber hinaus besteht standardmäßig die Anschlussfähigkeit an die Feldbussysteme Modbus RTU und CANopen, und optional über zusätzliche Feldbusmodule an Profibus, Profinet, Devicenet, Ethernet/IP, Ethercat, Modbus TCP und Bacnet. Gleichzeitig entfällt durch die „SmartWire-DT“-Anbindung die komplette konventionelle Steuerverdrahtung, was den Verdrahtungsaufwand 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 (Bild 4). Außerdem verfügen die Frequenzumrichter über einen Energy Optimizer, der bei leichter Last automatisch die Motorspannung reduziert. Zusätzliche Softwaretools ergänzen das Angebot. Dank der hohen Datentransparenz ermöglichen die Power-XL-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 CO 2 -Ausstoß in der Industrie zu senken. (ih)

Whitepaper zum Thema

Eaton weist Anwender mit einem neuen Whitepaper auf Wege hin, wie sich die Einsparpotenziale in der elektrischen Antriebstechnik am effektivsten heben lassen.
In dem 12-seitigen Whitepaper „ERP-Richtlinie erfolgreich umsetzen“ erläutert Dipl.-Ing. Heribert Joachim, Senior Project Manager Drives bei Eaton, auf anschauliche Art und Weise aktuelle Hintergründe. Ferner zeigt er konkrete Einsparpotenziale auf und stellt verschiedene technische Lösungswege vor. Außerdem gibt er praktische Hilfestellungen, für welche Anwendung sich welche Optimierung am besten eignet. Interessierten steht das Whitepaper nach der Registrierung Hier im pdf-Format als kostenloser Download zur Verfügung.

Praktisches Softwaretool

Der Energy Savings Estimator ist ein Softwaretool, mit dem sich der Energiebedarf verschiedener Anwendungen ermitteln lässt.
Mit dem kostenlosen Softwaretool für die Power-XL-Reihe lässt sich für Pumpen- und Lüfteranwendungen mit nur wenigen Eingaben, wie Motordaten, Lastprofil und Betriebsstunden, der voraussichtliche Energiebedarf ermittelt. Das Programm hilft Anwendern dabei, Einsparpotenziale beim Einsatz von Frequenzumrichtern zu identifizieren, indem es Energie-, CO 2 – sowie verschiedene finanzielle Einsparungen aufzeigt. Ebenso nützlich ist die Power-XL-Online-Auswahlhilfe, die eine schnelle Auswahl des für die jeweilige Applikation erforderlichen Antriebs sowie der passenden Schaltund Schutzorgane, Drosseln und Filter ermöglicht.

Der Beitrag als pdf

Autor:
Guido Kerzmann ist Product Line Manager Drives & Softstarters bei Eaton in Bonn. guidokerzmann@eaton.com