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Michael Koch

Dynamische Energiespeicher für die Aktorebene

| Redakteur: Reinhard Kluger

Mit der Präsentation einer dritten Produktserie komplettiert die Michael Koch seinen „Energiespeicher-Drilling“. Mit ihnen lassen sich der Energiehaushalt von Umrichtern und Servoreglern optimieren und Risiken minimieren.

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Dynamische Energiekombination DEK 2.0 der Michael Koch GmbH: Die Kombination aus Bremsenergiepuffer und Kurzzeit-USV für den Gleichstromzwischenkreis von Antriebsumrichtern
Dynamische Energiekombination DEK 2.0 der Michael Koch GmbH: Die Kombination aus Bremsenergiepuffer und Kurzzeit-USV für den Gleichstromzwischenkreis von Antriebsumrichtern
(Michael Koch)

Elektrische Energie ist eine der wichtigsten Säulen unserer Wirtschaft. Versorgungssicherheit und günstige Preise sind Voraussetzung für die Industrie. Beides steht unter hohem Risiko, und so sind Energieeffizienz und der Schutz vor Spannungsschwankungen oder gar -unterbrechungen auch auf der Antriebsebene ein wichtiges Thema.

Im Dauerbetrieb setzt ein Umrichter den Netzstrom so um, dass der oder die angeschlossenen Motoren in der passenden Drehrichtung und Geschwindigkeit rotieren. Fällt die Spannung ab oder wird sie gar unterbrochen, trudelt der Motor aus. Benötigt die Anwendung einen Wechselbetrieb, also Geschwindigkeits- und/oder Drehrichtungsänderungen, kommt Bremsenergie mit ins Spiel, d.h. der Motor wird kurzzeitig zum Generator mit dem Effekt, dass die Spannung im System steigt und die Energie abgeführt werden muss. Dies geschieht heute über einen Bremswiderstand oder über eine Netzrückspeisung mit unklaren Folgen für die Netzqualität.

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Die rote Blackbox als „grüne“ Option

Mit den Produkten Dynamischer Energiespeicher DES, Dynamischer Energieversorgung DEV und einer neu vorgestellten Kombination der beiden mit der Typenbezeichnung DEK von Koch können alle Aufgabenstellungen auf überraschend einfache Art und Weise gelöst werden. Jetzt sind die Drillinge komplett:

Ein Energiespeicher, der in der Handhabung so einfach wie ein Bremswiderstand und in der Effizienz vergleichbar mit einer Netzrückspeiseeinheit ist, waren die Entwicklungsvorgaben für den Dynamischen Energiespeichers DES. In seiner Standardausführung besitzt das aktive Puffermodul eine Speicherkapazität von rund 1,6 Kilojoule und eignet sich damit für viele Anwendungen in der elektrischen Antriebstechnik.

Für gängige Frequenzumrichter

Ausgelegt für Umrichter mit Zwischenkreisspannungen bis 800 Volt DC (was dem gängigen Netzanschluss von 400 Volt AC entspricht), die über einen direkten Zwischenkreisanschluss verfügen, ist das Speichermodul mit jedem gängigen Umrichtertyp einsetzbar. Dabei gilt: Auspacken, mit drei Litzen anschließen und Energie sparen – mehr Arbeitsschritte sind für den Nutzer nicht erforderlich. Der Speicher regelt sich von Beginn an selbständig. Referenzgeber für die Energieaufnahme und Energieabgabe ist der Bremschopperausgang des Umrichters. Der DES ermittelt darüber die relevanten Spannungsebenen im Gleichstromzwischenkreis des Umrichters und stellt seine Arbeitsparameter darauf ein.

Energie fließt zurück

Bremst der Antrieb, steigt die Zwischenkreisspannung. Übersteigt sie den bei der ersten Bremsung ermittelten Grenzwert, nimmt der DES die Energie auf. Die Energie wird hier solange gespeichert, bis die Spannung den unteren Schwellenwert erreicht. Dann wird die gespeicherte Energie wieder in den Zwischenkreis zurückgegeben, noch bevor Energie aus dem Netz geholt wird. Dies ist der entscheidende Moment der Energieeinsparung.

Der Speicher des DES entlädt sich bis auf den zuvor automatisch festgelegten Mindestpegel und wartet auf die nächste Bremsung. Die Flexibilität in Bezug auf seine Einsatzfähigkeit und seine Selbständigkeit verleihen dem Gerät das Attribut „dynamisch“. Das Speichermodul arbeitet als Stabilisator des Zwischenkreises und hat keinerlei Kontakt mit dem eingangsseitigen Stromnetz.

Kurzzeit-USV für Umrichter hilft bei Netzproblemen

Das Gerät mit dem Namen Dynamische Energieversorgung DEV der Michael Koch GmbH fungiert als Kurzzeit-Unterbrechungsfreie Stromversorgung für Antriebsumrichter und Servoregler. Die aktive Kapazitätserweiterung des Gleichstromzwischenkreises der Umrichter hält eine entsprechend der technischen Auslegung festgelegte Energiemenge vor, die dazu dient, bei Netzausfall das Spannungsniveau des Gleichstromzwischenkreises auf einem Niveau zu halten, das die Ausfallzeit ohne Störung überbrückt und/oder die Maschine zum definierten Stillstand bringt.

Das Ziel ist dabei in jedem Fall, dass der Antrieb und alle von ihm versorgten Systeme die Netzunterbrechung entweder gar nicht bemerkt oder in einen definierten Zustand kommt, von dem aus ein Neustart ohne Aufwand möglich ist. Beides ist die Aufgabenstellung des Applikationsengineerings, die mit Hilfe der DEV zu lösen geht.

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