Durchgängiges Elektronikprogramm

Exklusiv in KEM Der Autor Jörg Niermann ist Marketingleiter bei der Getriebebau Nord GmbH & Co. KG in Bargteheide

Nord Drivesystems ist einer der wenigen namhaften Hersteller, die dezentrale Starter und Frequenzumrichter schon ab 0,25 kW Motorleistung anbieten. Dabei staffeln sich Motorleistungen in modernen Industrieanwendungen pyramidenförmig, d. h. je größer die Leistung, desto kleiner die Zahl der Motoren. Um Überdimensionierungen zu vermeiden, ist es wichtig, dass Anlagenplaner auch im Bereich kleiner Leistungen die Möglichkeit haben, Regeltechnik bedarfsgerecht auszuwählen. Nord bietet ihnen eine große Auswahl an Lösungen mit abgestuftem Funktionsumfang und modularen Ergänzungsoptionen. Der universelle Sanftstarter SK 135E ist für Motorleistungen von 0,25 bis 7,5 kW ausgelegt, der Umrichter SK 180E für 0,25 bis 2,2 kW und die funktionell flexibelsten Umrichter der Baureihe SK 200E für 0,25 bis 22 kW. Für größere Leistungen gibt es Schaltschrankgeräte.

In einfachen Schaltanwendungen ohne Drehzahlregelung erlaubt der Starter SK 135E die Anpassung der Rampen und des Anfahrdrehmoments. Die Sanftstartfunktion verhindert Ein- und Ausschaltschläge und schont die Mechanik. Für Anwendungen, die ein hohes Losbrechdrehmoment erfordern, kann eine Boost-Spannung programmiert werden. Für den Reversierbetrieb können verschiedene Bremsverhalten parametriert werden. Der elektronische, verschleißfreie Schalter integriert Motorüberlastsicherung durch Kaltleiterüberwachung, Netz- und Motorphasenausfallüberwachung sowie Mindeststromüberwachung. Das kompakte dezentrale Gerät ersetzt Motorschutzschalter, Wendeschützschalter und Bremsrelais und kann so in großen Anlagen ganze Schaltschränke einsparen. Kabel für die Bremsenansteuerung entfallen ebenfalls.

Der Frequenzumrichter SK 180E mit ISD-Vektorregelung erschließt weitere Einsatzbereiche für intelligente Regelungstechnik. Ungeregelte Antriebe verschwenden in vielen Anwendungen Strom. Das mag akzeptabel sein, wo sie täglich nur kurze Zeit laufen, sollte im Allgemeinen jedoch gegen die Kosten einer Regelungslösung aufgerechnet werden. Der SK 180E ist noch kostengünstiger als die etablierten Modelle der Baureihe SK 200E, da er konsequent auf die einfache Geschwindigkeitsregelung und Effizienzfunktionen reduziert ist. Mit dem SK 180E lässt sich die Motordrehzahl stufenlos von nahezu null bis zur Nenndrehzahl einstellen. So passt sich der Energieverbrauch dynamisch dem aktuellen Leistungsbedarf an. Außerdem ist es nicht in allen Anwendungen notwendig, die zur Abgabe des vollen Drehmoments erforderliche Magnetisierung im Motor über den gesamten Drehzahlbereich aufrechtzuerhalten. An Pumpen und Lüftern beispielsweise kann durch eine automatische Magnetisierungsanpassung im Teillastbetrieb – bei Nord-Umrichtern eine Standardfunktion – der Energieverbrauch zusätzlich um bis zu 30 % gesenkt werden.

Die Geräte bieten eine typische Überlastfähigkeit von 150 % für 60 s und kurzzeitig auch bis zu 200 % für 3,5 s. Mechanisch ist es außerdem problemlos möglich, einen Motor bis zur doppelten Netzfrequenz zu betreiben. Damit lassen sich praktisch und kostengünstig Reserven erschließen, wo ein Antrieb andernfalls durch ein leistungsstärkeres Modell ausgetauscht werden müsste. Physikalisch jedoch bedingt eine Erhöhung der Drehzahl über die Nenndrehzahl hinaus eine Abnahme des Drehmoments. Nord hat hierfür eine Lösung aus dem Elektrikerwerkzeugkasten, die sogenannte 87-Hz-Kennlinie: Ein auf 230 V verschalteter Stern-Dreieck-Motor wird mit einem um zwei Leistungsstufen größeren 3~400-V-Umrichter kombiniert. Im Ergebnis behält der Motor bei gleicher Baugröße sein volles Nennmoment bis zum 1,7-fachen der Netzfrequenz bei. Praktisch ermöglicht dies den Einsatz platzsparender Antriebslösungen. Durch 87-Hz-Betrieb ist mit Nord-Umrichtern eine zusätzliche Wirkungsgradsteigerung um bis zu 5 % möglich.

Über zwei Analogeingänge können an die Umrichter z. B. Temperatur-, Druck- oder Flussmengensensoren angeschlossen werden. Integrierte Prozess- und PI-Regler-Funktionalitäten ermöglichen die vollautomatische Ausregelung von Betriebs- und Störgrößen. Der Systembus der Geräte ermöglicht die Vernetzung mehrerer Antriebe und ihren synchronisierten Einsatz in einem größeren Verbund. Ethernet-Schnittstellenmodule erlauben auch die zentrale Steuerung über eine externe SPS. Für Hubwerks-, Positionier- oder sicherheitsgerichtete Anwendungen bietet die Umrichterbaureihe SK 200E zusätzliche integrierte Features wie die Sicherheitsfunktionen STO und SS1 für Anforderungen bis SIL3. Nords gesamtes dezentrales Elektronikprogramm folgt einem einheitlichen Bedienkonzept. Die wichtigsten Parameter lassen sich am Gerät über Potenziometer und DIP-Schalter einstellen. Fortgeschrittene Parametrierungen und Diagnosen sind mittels Parametrierboxen oder mit der Software Nord CON am PC möglich. Anlagen mit mehreren Antrieben können schnell und bequem in Betrieb genommen werden, indem die Programmierungen über den internen Systembus oder Ethernet auf andere Geräte übertragen werden.

Die EMV-Richtlinie unterscheidet industrielle und private oder kleingewerbliche Anwendungen. Produkte, die in beiden Kategorien eingesetzt werden, müssen die strengeren Anforderungen für den Wohnbereich erfüllen. Der SK 180E ist in dieser Hinsicht unbedenklich. Mit Funkentstörklasse C1 und einem Ableitstrom <16 mA ist der motormontierte SK 180E für den Betrieb in Wohn- und Wirtschaftsgebäuden zugelassen. Nord liefert komplette Antriebseinheiten optional mit Netzstecker.

Der zeitliche und ökonomische Aufwand für Installation und Wartung dezentraler Leistungselektronik ist deutlich geringer im Vergleich zu Schaltschrankanlagen. Teure geschirmte Motorkabel, die sonst über weite Strecken vom Schaltschrank bis zum einzelnen Antrieb führen, sind entweder gar nicht mehr nötig (bei integrierten Einheiten) oder sehr kurz (wenn der FU in Motornähe installiert wird). Schaltschränke können kleiner ausfallen, benötigen u. U. keine Kühlung oder können ganz eingespart werden. Als Komplettanbieter von Antriebsmechanik und -elektronik liefert Nord die gesamte Antriebseinheit (mit Getriebe, einem Motor der gewünschten oder optimalen Energieeffizienzklasse und Antriebselektronik) auf Wunsch fertig verdrahtet und betriebsbereit. Wenn dann auch noch Steckverbinder geordert werden, ist der Anschluss eine Sache von Sekunden.

Halle 15, Stand F26

Getriebebau Nord, Tel.: 04532 289-0, E-Mail: info@nord.com