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Leistungselektronik & Antriebstechnik Demag liefert Frequenzumrichter für breiten Leistungsbereich

Redakteur: Reinhard Kluger

Mit dem Dedrive Compact und Dedrive Pro bietet Demag Cranes & Components zwei Frequenzumrichterbaureihen in verschiedenen Baugrößen für einen breiten Leistungsbereich an. Die Umrichter eignen sich überall dort, wo etwas getragen, getrieben, geführt, gehoben und bewegt werden soll, insbesondere dort, wo Fahr- und Hubkomponenten feinfühlig bewegt werden sollen.

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Demag-Umrichter der Baureihe Dedrive Compact in vier Größen und in der Schutzart IP 54
Demag-Umrichter der Baureihe Dedrive Compact in vier Größen und in der Schutzart IP 54
( Archiv: Vogel Business Media )

Sie gelten als äußerst robust und überlastfähig, der mechanische Aufbau garantiert eine hohe Rüttelfestigkeit und damit eine längere Lebensdauer. Lasten lassen sich sanft und dynamisch beschleunigen und abbremsen. Zugleich ist die Geschwindigkeit stufenlos variierbar. So können Anlagen, die mit den Frequenzumrichtern vom Typ Dedrive Compact und Pro ausgestattet sind, optimal an die Erfordernisse des Betreibers angepasst werden. Beide Frequenzumrichterbaureihen ermöglichen durch zahlreiche Funktionen die Lösung vieler Antriebsaufgaben sowohl aus dem Bereich der allgemeinen Antriebstechnik als auch der Fördertechnik. Zu nennen sind dabei die Ansteuerbarkeit der Umrichter über analoge und digitale Eingänge sowie über Feldbus wie z.B. Profibus-DP.

Zu den Funktionen, die die besondere Eignung der Umrichter für fördertechnische Aufgaben unterstreichen, gehören neben den besonderen Regeleigenschaften u.a. die Funktionen ProHub bzw. Leistungsoptimierung und Lastkollektivspeicher. Damit ist der Betrieb des Motors im Feldschwächebetrieb mit Teillast möglich. Durch eine integrierte Drehmomentberechnung kann der Motor mit Teillast sicher an der Leistungsgrenze betrieben werden, ohne dass der Motor überlastet wird. Diese Funktion findet hauptsächlich bei Hubwerksantrieben Verwendung und ermöglicht die Reduzierung der Umschlagzeiten. Der in beiden Umrichtern integrierte Lastkollektivspeicher ist speziell für Hebezeuge entwickelt worden und erfasst die tatsächliche Nutzung eines Hubwerkes. In Abhängigkeit der permanent gemessenen Last wird das Lastkollektiv berechnet und die Restnutzungsdauer bis zur vorgeschriebenen Inspektion/Generalüberholung angezeigt. (Eine Warnung signalisiert darüber hinaus eine Restnutzungsdauer <10%.) Für anspruchsvolle Antriebslösungen besteht die Möglichkeit der Vernetzung beider Umrichter für die Funktionen Gleichlauf bzw. elektrische Welle.

Sicher an der Leistungsgrenze

Der Dedrive Pro bietet gegenüber dem Dedrive Compact zusätzliche Funktionen wie z.B. Drehmomentspeicher, Bremsauswertung oder Lastaufteilung. Der Drehmomentspeicher nimmt beim Anheben der Last eine Voreinstellung des Drehmoments vor, um ein Durchsacken der Last beim Öffnen der mechanischen Bremse zu verhindern. Die Bremsauswertung ist Teil einer intelligenten Bremslogik, in der die Reaktion der Bremse auf Start- und Stoppbefehle geprüft wird. Durch die Lastaufteilung können bei mechanisch verbundenen Motoren erhebliche Leistungsreserven bzw. Redundanzen in der Anwendung eingeplant werden. Im Falle eines Hubwerkes, das z.B. von zwei Getriebemotoren betrieben wird, könnte die Gesamtleistung des Hubwerkes auf beide Motoren aufgeteilt werden, sodass bei Ausfall eines Motors ein Notbetrieb bei halber Last möglich wird. Alternativ könnte auch die Gesamtleistung beider Motoren so dimensioniert werden, dass im Normalbetrieb die Motoren mit halber Last betrieben werden. Im Notbetrieb kann ein Motor mit Volllast die komplette Hubwerksleistung aufbringen, sodass die Anlagenverfügbarkeit weiterhin gegeben ist.

Der Dedrive Pro arbeitet nach dem DTC-Verfahren (Direct Torque Control); ein Regelverfahren, dessen Drehmomentregelung sich durch eine sehr kurze Momentenanregelzeit auszeichnet. Diese weist gerade im Hochleistungsbereich besondere Vorteile aufgrund schneller Reaktionen auf hochdynamische Drehmomentveränderungen auf.Der Dedrive Compact deckt einen Spannungsbereich von 380 bis 480 V (Nominalspannung 400 V) ab und stellt zurzeit in vier Baugrößen eine Leistung von 0,75 bis 18,5 kW zur Verfügung. Zukünftig wird das Leistungsspektrum der Baureihe durch Ergänzung um zwei weitere Baugrößen auf bis zu 50 kW erweitert.

Der Dedrive Pro deckt die Spannungsbereiche 380 bis 415 V (Nominalspannung 400 V), 380 bis 500 V (Nominalspannung 500 V) sowie 525 bis 690 V (Nominalspannung 690 V) ab. Der Leistungsbereich erstreckt sich beim Dedrive Pro von 1,5 bis zu 560 kW. Damit bietet der Dedrive Pro eine durchgehende Lösung in einem breiten Leistungsspektrum für äußerst anspruchsvolle Antriebsaufgaben in der Fördertechnik. Dedrive Compact und Dedrive Pro eignen sich auch für den Einsatz in rauer Umgebung. Er ist zusätzlich in der Schutzart IP 55, die kompakte Version in der Schutzart IP 54 erhältlich. Während die IP-55-Ausführung in einer speziellen Gehäusevariante gebaut wird, ist der andere Typ (ohne Kühlkörper in Coldplate-Technik) in ein Schaltschrankgehäuse in der Schutzart IP 54 eingebaut. Der dafür erforderliche Kühlkörper ist durch eine Aussparung in der Rückwand des Schaltschrankgehäuses von außen an das Gerät montiert. Die im Betrieb auftretende Verlustwärme innerhalb des Leistungsteils des Frequenzumrichters kann so direkt durch natürliche Konvektion an die Umgebung ohne Ventilator abgeführt werden. Beide Umrichter sind aufgrund ihrer hohen Schutzarten äußerst resistent gegen Feuchtigkeit, Staub und Schmutz und eignen sich daher insbesondere für dezentrale Antriebsaufgaben.

Besonders für dezentrale Antriebsaufgaben

Durch den Einbau der kompakten Bauart in ein Schaltschrankgehäuse können Zurüstteile optional innerhalb des Schaltschrankgehäuses platziert und damit der Funktionsumfang erweitert werden. Die Schutzart IP 54 bietet sich daher als Komplettlösung für verschiedene Fahr- und Hubanwendungen an.

Für beide Umrichterreihen bietet DCC vormontierte Komplettlösungen für verschiedene Fahr- und Hubanwendungen an. Diese Applikationsbaugruppen umfassen auf einer Montageplatte neben dem Frequenzumrichter alle erforderlichen Zurüstteile. Die Montageplatte kann dabei mit oder ohne Schaltschrank für den speziellen Einsatzfall geliefert werden.

Die Applikationsbaugruppen werden unterschieden in Standardapplikationen, erweiterter Standard sowie kundenspezifische Applikationslösungen. Der Bereich Standardapplikationen enthält u.a. die Ansteuerarten Sollwertstufen (SOST), Sollwertspeicher (SOSP) und Feldbusansteuerung Profibus-DP sowie die Möglichkeit der Ansteuerartumschaltung zwischen zwei Ansteuerarten wie z.B. SOST und SOSP. Im Bereich kundenspezifischer Applikationslösungen lässt sich grundsätzlich jede Anforderung erfüllen. Beispielsweise wurden schon Baugruppen mit Rückspeiseeinheiten ausgeführt, um im Hubwerksbetrieb entstehende generatorische Leistungen ins Versorgungsnetz zurückzuspeisen (Nutzbremsung).

Eine solche Applikationsbaugruppe birgt für den Kunden erhebliche Vorteile. Der Planungs- bzw. Engineering-Aufwand wird deutlich reduziert und der Kunde erhält eine Komplettlösung, bei der lediglich die Peripherie anzuschließen ist. Damit wird auch kostenseitig eine deutlich erhöhte Planungssicherheit garantiert.

Zur Lösung von Positionieraufgaben im Bereich Fahr- und Hebeanwendungen mit dem Dedrive Compact bietet Demag den Positionierregler PS S100 an.

In Abhängigkeit der aktuellen Istposition und der anzufahrenden Sollposition berechnet der Regler beim Start der Positionierung ein optimiertes Wegprofil, über das die Zielposition angefahren wird.

Die Drehzahlrückführung und Positionserfassung des Positionierreglers erfolgt wahlweise über einen Inkrementalgeber oder ein absolutes Wegmesssystem (Absolutgeber mit SSI-Schnittstelle). Bei Verwendung eines Inkrementalgebers ist bei schlupfbehafteten Antrieben (Rad-Schiene-Verbindung) die Definition eines Referenzpunktes notwendig. Nach der Initialisierung des Reglers und während der Positionierung wird bei jeder Überfahrt des Referenzpunktes eine Referenzierung durchgeführt. Dadurch wird der auftretende Schlupf einer Rad-Schiene-Verbindung („durchrutschende Räder“) ausgeglichen. Auf diese Art können kostengünstige Positionierlösungen mit Inkrementalgebern realisiert werden.

Ein zusätzlicher Vorteil liegt auf der Hand: Übergeordnete SPS, die bislang Positionieraufgaben übernommen haben, können nicht nur entlastet, wenn nicht sogar ersetzt werden durch den Einsatz des Positionierreglers.

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