Mittelspannungs - AC-Antrieb: Abmaße drastisch reduziert Im IGCT liegt die Kraft - KEM

Mittelspannungs - AC-Antrieb: Abmaße drastisch reduziert

Im IGCT liegt die Kraft

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Im Verhältnis von Leistung und Spannung zur Gerätegröße hat das hier vorgestellte Unternehmen den weltkleinsten Drehstrom-Standard-Antriebsstromrichter im Mittelspannungsbereich eingeführt. Der ACS 1000 ist ein Stromrichter, der für die Drehzahl- und Drehmomentregelung von Motoren mit Nennleistungen zwischen 315 und 5.000 kW und Spannungen von 2,3 kV, 3,3 kV und 4,16 kV bestimmt ist.

Dieser Fachbeitrag stammt von der ABB Industrietechnik AG, Mannheim

Ein luftgekühlter ACS 1000 für 1800 kW und 3,3 kV hat zum Beispiel die Abmessungen von nur 3 m Länge x 2 m Höhe x 0.9 m Tiefe. Ein Hauptanwendungsbereich für den ACS 1000 sind Modernisierungen und Nachrüstungen, d.h. ein Bereich, in dem heute nur 3 % der Mittelspannungsmotoren von Drehstrom-Antriebsstromrichtern geregelt werden. Eine der Hauptüberlegungen bei Nachrüstungen ist der Platzbedarf. Oft handelt es sich um Anlagen, wo ein Antrieb zu Beginn nicht vorgesehen war und somit beim Bau der Anlage nicht mitberücksichtigt wurde.
IGCT-Integrated Gate Commutated Thyristor
Die kompakte Ausführung des ACS 1000 wird durch den Einsatz des neuen IGCT Leistungshalbleiterschalters erzielt. Ein mit der IGCT Technologie ausgestatteter 4.16 kV – Stromrichter benötigt nur 12 Leistungshalbleiter im Wechselrichter, während der gleiche Stromrichter mit Hochspannungs-IGBTs mindestens 24 Halbleiter benötigt. Falls Niederspannungs-IGBTs eingesetzt werden, können bis zu 60 Halbleiter erforderlich sein. Daraus ergibt sich ein größerer, komplexerer und weniger zuverlässiger Antrieb. Eine geringere Komponentenzahl ermöglicht ein kompakteres Design und eine größere Betriebssicherheit des Antriebs. Außerdem lösen IGCTs Probleme, die normalerweise bei Mittelspannungs-Stromrichtern auftreten, bei denen GTO-Leistungshalbleiter eingesetzt werden. Um die Spannungsänderungsrate zu begrenzen, die den GTO beschädigen könnte, wird beispielsweise oft ein Kondensator und ein Widerstandsnetz parallel zum Halbleiterschalter installiert. Diese Anordnung wird als “Snubber” (Schutzbeschaltung) bezeichnet. Bei den IGCTs ist keine Schutzbeschaltung erforderlich. Dies wurde ermöglicht durch die Kombination eines vielseitigen neuen Leistungsschalters, dem GCT (Gate Commutated Thyristor) und dem Gate-Treiber in einem integrierten Baustein. Der ACS 1000 wird in zwei Versionen zur Verfügung stehen, luftgekühlt und wassergekühlt. Er kann entweder mit separat montiertem Eingangsisoliertransformator oder einem integrierten Trocken-Eingangsisoliertransformator für die luftgekühlte Ausführung ausgelegt sein.
Ausgangsfilter
Die Ingenieure von ABB haben für den ACS 1000 einen Ausgangsspannungsfilter entworfen, der eine fast perfekt sinusförmige Spannung erzeugt. Der Filter gewährleistet außerdem die Kompatibilität zwischen Antrieb und einem beliebigem Standard-Käfigläufer-Asynchronmotor. Mit dem Filter stimmt das Ausgangswellenprofil des ACS 1000 praktisch mit der vom Netz kommenden Wellenform über-ein. Die Anpassung eines ACS 1000 an einen Standard-Käfigläufermotor bedeutet daher, daß keine Spezialisolierung mehr für den Motor erforderlich ist, was wiederum eine Kosten- und Zeitersparnis zur Folge hat.
Da auch die Ausgangsspannung sinusförmig ist, sind problematische, lastgefährdende Drehmomentschwingungen, die durch drehzahlgeregelte Antriebe induziert werden, ausgeschlossen.
Bedeutende Vorteile des ACS 1000:
Netzseite
•Reduzierung der Oberwellen
•Konstanter Leistungsfaktor im gesamten Drehzahlbereich
•Flexibilität bei der Eingangsisoliertransformator-Konfiguration
Stromrichter
•Hoher Wirkungsgrad
•Größere Betriebssicherheit
•EMV-Konformität, geringer Platzbedarf
Ausgang
•Kompatibilität mit vorhandenen Käfigläufermotoren durch sinusförmige Ausgangsspannung; keine Belastung der Motorisolierung durch Spannungsanstieg, unbegrenzte Kabellängen, geringere Geräuschpegel und keine Drehmomentschwingungen
•Eliminierung von Gleichtaktspannungen am Motor
•EMV-Konformität
Internet
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