Das Herz wird intelligent - KEM

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Das Herz wird intelligent

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Bedeutung des Stromrichters für die zentrale und dezentrale Antriebstechnik

Der Autor, Dipl.-Ing. Werner Blaß, ist Geschäftsführer Automation/Elektrische Antriebe im ZVEI

Im Jahr 2002 wird der Umsatz an Produkten, Systemen und Dienstleistungen der elektrischen Antriebstechnik bei etwa 6,8 Milliarden E liegen. Darin enthalten sind Standardmotoren, Servomotoren, Spezialmotoren, Getriebemotoren, Kleinmotoren Antriebselektronik und Software. Der Bedarf an elektrischen Antrieben, egal ob für normale Antriebsaufgaben oder für komplexe Bewegungssteuerungen, steigt von Jahr zu Jahr.
Die mit Abstand häufigste Form des Stromrichters ist der Frequenzumrichter (FUR). Dieser regelt in vereinfachter Form bei konstanter Eingangsfrequenz über die Höhe der Ausgangsfrequenz die Drehzahl des angeschlossenen Drehstrommotors. Die Palette heutiger FUR reicht vom Antriebsstromrichter für einfache Antriebsaufgaben bis hin zum hochkomplexen Servoumrichter für umfangreiche und hochdynamische Bewegungssteuerungen. Die Übergänge sind fließend. Es wäre müßig, hier klare Grenzlinien zwischen Einfachumrichter, intelligentem Antrieb und Servoantrieb definieren zu wollen. Viele Hersteller bieten inzwischen flexible Produktfamilien an, in denen auf Basisplattformen aufbauend kundenspezifische Lösungen im Baukastenprinzip durch freie Modulwahl zusammengestellt und auch nachträglich verändert werden können.
Wenn heute auch noch viele Motoren ohne elektronische Regelung eingesetzt werden, so nimmt deren Anteil doch stetig zu. Die beiden Haupteinsatzbereiche sind Energieeinsparung und Automatisierung von Bewegungsabläufen. Mit steigendem Umweltbewusstsein und politischen Forderungen nach energieeffizienten Verfahren wird der FUR zunehmend in motorgetriebenen Anwendungen eingesetzt, deren Lastkennlinie von der Drehzahl abhängt. Das sind beispielsweise Pumpen, Ventilatoren und Kompressoren. Hier löst der FUR in idealer Weise verlustreiche mechanische Regeleinrichtungen ab. Dabei können Energieeinsparungen bis zu 80 Prozent erzielt werden, sodass eventuelle Mehrkosten sich in kürzester Zeit wieder einspielen. In der Prozess- Fertigungs- und Gebäudeautomatisierung und im Materialhandling übernimmt der Frequenzumrichter neben seiner ohnehin vorhandenen Regelelektronik zunehmend Automatisierungsaufgaben aus seinem näheren Umfeld, zum Beispiel für die angetriebene Maschine.
Dabei treffen die zunehmende Intelligenz der FUR und der Trend zur Dezentralisierung und Modularisierung früher zentral zusammengefasster Automatisierungsaufgaben verstärkend aufeinander. Das macht auch Sinn. Dezentralisierung vereinfacht und beschleunigt den Datenfluss, reduziert Fehlerquellen und vermindert Ausfallzeiten. Alle zeitkritischen Prozessinformationen werden dezentral verarbeitet und ausgetauscht. Die vertikale Kommunikation mit den übergeordneten Leit- und Steuerungssystemen wird auf das Notwendige beschränkt.
Diese Entwicklung hat auch die Herstellerlandschaft verändert. Vom Markt getrieben haben viele traditionelle Anbieter ihr angestammtes Geschäftsfeld vom reinen Produktgeschäft mit genormten, einfachen Schnittstellen zum Lösungsgeschäft oder gar zum Systemgeschäft erweitert. Jeder Anbieter muss heute flexibel auf die Kundenwünsche reagieren können.
Die insbesondere mit dem Maschinenbau und der Automobil-industrie sehr anspruchsvolle Abnehmerstruktur in Deutschland sorgt schon seit jeher für einen kräftigen Wettbewerb unter den überwiegend mittelständischen Anbietern. Technologisch hält
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