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Dynamischer Energiespeicher

Kurzzeit-USV für Umrichter in Maschinen und Anlagen

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Anschließen und die DEV funktioniert

Das Gerät wird an Plus- und Minuspol des Gleichstromzwischenkreises eine Umrichters angeschlossen und schaltet sich von alleine ein, sobald der Zwischenkreis Energie geladen hat. Deshalb kommt das Gerät auch ohne jegliche Tasten, Anzeigen oder sonstigen Bedienelementen aus. Die einzige Ausnahme: Eine kleine Leuchtdiode auf der Oberseite des Geräts zeigt an, ob der Speicher noch Energie geladen hat. Das ist sicherheitsrelevant.

Ansonsten funktioniert das Gerät ohne Schnittstelle. Allerdings kann das Antriebssystem zur Absicherung eine regelmäßige Meldung empfangen, ob die DEV und vor allem die erwartete Energie im Ernstfall auch zur Verfügung steht. Dafür ist in der DEV eine interne Testroutine eingebaut, mit der sich das Gerät immer wieder selbst kontrolliert und das Ergebnis serienmäßig über Infrarot, optional per Bluetooth oder WLAN an eine übergeordnete Steuerung weitergibt. Diese Meldung ist also keine simple Bestätigung des Vorhandenseins der DEV sondern das Ergebnis einer echte Funktionsprüfung. Für weitere Kommunikationsbedarfe wird von Koch ein externes Modul angeboten, das die Bluetooth-Kommunikation in CAN-Bus-Signale umsetzt.

Netz- und umrichterschonend

Geladen wird der Energiespeicher nach Einschalten des Umrichters per Laderoutine, die sehr vorsichtig agiert, um die Ladeschaltung des Umrichters nicht zu sehr zu belasten und um auch keine negativen Netzrückwirkungen zu generieren. Beim Einspeise- bzw. Versorgungsvorgang kann es keine Netzrückwirkungen geben, denn die DEV speist nur dann in den Gleichstromzwischenkreis ein, wenn kein Netz vorhanden ist. Sollte das Netz während der Einspeisephase wieder kommen, stellt die DEV ihren Betrieb ab einem gewissen Spannungsniveau des Umrichters ein. Ihren Speicher füllt sie dann wieder systemfreundlich auf.

Sollte das Speichervolumen einer DEV für die konkrete Anwendung nicht ausreichen, kann sie durch weitere Speichermodule unkompliziert erweitert werden. Diese Erweiterungsmodule sind über Kabel mit verpolungssicheren Steckern einfach mit der Dynamischen Energieversorgung zu verbinden. Mit diesen Erweiterungsmodulen steht zusätzliche Energie in zwei Kilojoule-Schritten bereit.

Unabhängige Tests bestätigen Funktion

Bestätigt wurde die Funktion der Dynamischen Energieversorgung schon in vielen Anwendungen und bei unabhängigen Tests, so auch im WZM-Labor der RWTH Aachen mit Hilfe eines Versuchsaufbaus mit zwei Umrichter getriebenen Achsen. Die Basisachse U mit einer Geschwindigkeit von v = 1,2 m/s, von einer Beschleunigung a = 5 m/s², einem Ruck von r = 100 m/s³ sowie einer Masse von 250 kg in Kombination mit einer Zusatzachse R, ebenfalls Geschwindigkeit v = 1,2 m/s, Beschleunigung a = 30 m/s², Ruck r = 350 m/s³ und einer Masse von 50 kg.

Die Rettung für Bauteile

Die Ergebnisse: Ohne DEV fällt kurz nach dem Eintritt der Netzunterbrechung die Steuerung aus. Mit dem Ausfall der Steuerung erfolgt eine Zwangsbremsung. Mit Einsatz einer DEV kann der stationäre Schleppfehler, also die Differenz von Soll- und Ist-Position in der Bewegung, im Stützbetrieb auf Normalniveau gehalten werden. Oder die Energie wird dazu genutzt, eine Rückzugbewegung zum Freifahren der Hauptspindel durchzuführen. Spindel und Bauteil können damit bei einer realen Bearbeitung „gerettet“ werden. Die DEV sorgt für die notwendige Energie, die programmtechnische Voraussetzung erbringt die Steuerung, die dafür geeignet parametriert werden muss.

Nervenschonende Lösung auf der Aktorenebene

Kurzzeitige Netzausfälle sind schon heute an der Tagesordnung. Es ist zu erwarten, dass sie eher zu- als abnehmen. Auf der Ebene der Antriebe steht mit der Dynamischen Energieversorgung DEV von der Michael Koch GmbH Abhilfe zur Verfügung, die die Folgen solcher Netzaussetzer vergessen machen kann. Damit werden Werkzeuge und Werkstücke geschont, Wiederanlaufaufwand minimiert, laufende Betriebsdaten gesichert und vor allem auch die Nerven geschont.

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