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Frequenzumrichter von Sieb & Meyer für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen

Regelungstechnik
Frequenzumrichter von Sieb & Meyer für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen

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Sieb & Meyer entwickelt mit der SD4x-Serie seine Frequenzumrichter weiter. Die neuen Geräte sollen die bewährte SD2x-Baureihe schrittweise ablösen. Im Gespräch mit KEM Konstruktion erklärt Torsten Blankenburg, Vorstand Technik der Sieb & Meyer AG, welchen Entwicklungsplan sein Unternehmen hinsichtlich der neuen Geräte-Serie verfolgt. Zudem verrät er einige technische Highlights der neuen Frequenzumrichter.

»Interview: Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur KEM Konstruktion

KEM Konstruktion: Sieb & Meyer hat Ende letzten Jahres neue Frequenzumrichter der SD4x-Serie vorgestellt. Welche Gründe hatten Sie dafür und welche funktionellen und regelungstechnischen Vorteile bieten dies Geräte gegenüber der bisherigen Serie SD2x?

Blankenburg: Die Serie SD2x ist, speziell auf der Logikseite, mittlerweile etwas in die Jahre gekommen, sodass wir uns bei der Nachfolgeserie SD4x logikseitig auf eine neue und zukunftsfähige Logikplattform abstützen. Dies ermöglicht uns regelungstechnisch noch höhere Ausgangsfrequenzen zu unterstützen und im Weiteren auch Lösungen für die modernen Ethernet-basierten Kommunikationsprotokolle bereitzustellen.

KEM Konstruktion: Zu Beginn haben Sie eine Schaltschrankvariante des SD4S-Frequenzumrichters mit einer Leistung von 800 W aufgelegt. Nun wird eine neue Baugröße des Frequenzumrichters mit 1600 W/3,2 kVA auf den Markt kommen. Wie sieht die weitere Planung aus?

Blankenburg: Mit der ersten Version haben wir bewusst einen Leistungsbereich realisiert, den wir in der aktuellen Schaltvarianten der SD2S-Serie nicht abgedeckt haben. Mit der 1600 W/3,2 kVA-Variante haben wir jetzt jedoch begonnen SD4S-Varianten bereitzustellen, die die SD2S-Varianten schrittweise ersetzen können. Plan ist es, bis Mitte 2022 eine SD4S-Palette anbieten zu können, die die aktuelle SD2S-Palette ersetzen kann.

KEM Konstruktion: Sieb & Meyer hat bei der SD4x-Serie die bestehenden Antriebsfunktionen um eine Vektorregelung für Asynchronmotoren mit Geberrückführung sowie eine geberlose Vektorregelung für Synchronmotoren mit innenliegenden Permanentmagneten (IPM) ergänzt. Welche Vorteile ergeben sich dadurch für die Anwender?

Blankenburg: Die Vektorregelung für Asynchronmotoren mit Geberrückführung des SD4S ermöglicht es jetzt auch eigenständige Positionierungen durchzuführen, zum Beispiel für den automatischen Werkzeugwechsel in Werkzeugmaschinen. Dies war mit der SD2S-Serie nicht möglich. Die geberlose Vektorregelung für Synchronmotoren mit innenliegenden Permanentmagneten folgt dem Trend auch entsprechende Motorausführungen im Bereich von hochdrehenden Spindeln einzusetzen. Die Regelung des SD4x bietet dabei die Möglichkeit das Reluktanzmoment unabhängig vom Betriebspunkt optimal auszuschöpfen, was eine höhere Produktivität zur Folge hat. Lösungen anderer Umrichterhersteller sehen in der Regel nur eine Optimierung auf feste Betriebspunkte vor, sodass sie nur einen Kompromiss darstellen und das Potential der Spindel nicht voll ausschöpfen können.

KEM Konstruktion: Zeitgleich mit der SD4x-Serie haben Sie die Parametrier-Software Drivemaster4 entwickelt. Welche Features bietet diese Lösung, verfügt sie zum Beispiel auch über Diagnose oder Simulationsfunktionen?

Blankenburg: Die Drivemaster4-Parametiersoftware ist eine Weiterentwicklung der von unseren Kunden als einfach und intuitiv angesehene Parametriersoftware Drivemaster2. Unserem Fokus auf Hochgeschwindigkeitsanwendungen folgend, haben wir speziell die Simulationsfunktionen nochmals optimiert. So ist es jetzt in der Parametriersoftware auch möglich, sich das zu erwartende Frequenzspektrum des Motorstroms beziehungsweise der Motorspannung, sowie die daraus bestimmten THDi- und THDu-Werte anzeigen zu lassen. Diese Daten bieten für den Experten eine optimale Grundlage für Bewertungen hinsichtlich der zu erwartenden System-/Motoreigenschaften und Beschreibung des digitalen Systemzwillings.

KEM Konstruktion: Für welche Anwendungen sind die neuen Frequenzumrichter konzipiert und sind die Geräte bereits bei Anwendern im Einsatz?

Blankenburg: Die als Schaltschrankvarianten konzipierten SD4S-Geräte zielen zum einem auf Hochgeschwindigkeitsanwendungen im Bereich der Werkzeugmaschine – Bohren, Fräsen, Schleifen sowie dem Bereich des Wafer-Dicings. Im Weiteren bieten die hochdynamischen Regelungseigenschaften aber auch Vorteile in Servoanwendungen, wie das servomotorische Schrauben, bei der Dynamik und geringe Drehmomentschwankungen notwendig sind. In beiden Anwendungsfeldern sind wir bei mehreren Kunden in der Erprobungsphase.

Was Frequenzumrichter können und wie sie arbeiten

KEM Konstruktion: Sieb & Meyer hat zur SPS Connect 2020 die Frequenzumrichter-Familie SD2M um Varianten mit Drei-Level-Technologie erweitert. Machen solche Erweiterungen Sinn vor dem Hintergrund, dass die SD4x-Serie die SD2x-Geräte ablösen soll.

Blankenburg: Die Entwicklung von Frequenzumrichtern muss zweiteilig betrachtet werden. Da ist zum einen der regelungstechnische Part, der vornehmlich durch die Logikkarte und die Firmware bestimmt wird und dann ist da der Part der Leistungselektronik. Speziell im Leistungsspektrum des SD2M ist dieser Entwicklungsanteil signifikant. Unser Entwicklungsplan hat daher von Anfang an vorgesehen, dass die auf den neusten technologischen Stand befindliche SD2M-Leistungselektronik ohne große Aufwendungen mittels einer neuen SD4x-Logikkarte zu einer SD4M-Serie überführt werden kann.

Details zu der neuen Frequenzumrichter-Serie SD4S von Sieb & Meyer:

hier.pro/52j9a

Kontakt:

Sieb & Meyer AG
Auf dem Schmaarkamp 21
21339 Lüneburg
Tel. +49 4131 203–0
info@sieb-meyer.de
www.sieb-meyer.de

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