Frequenzumrichter

So gewinnen Frequenzumrichter beim Bremsen Energie

| Redakteur: Karin Pfeiffer

Wo häufig gebremst wird wie beispielsweise mit Liften, bieten rückspeisefähige Frequenzumrichter ein hohes Energieeinsparpotenzial.
Wo häufig gebremst wird wie beispielsweise mit Liften, bieten rückspeisefähige Frequenzumrichter ein hohes Energieeinsparpotenzial. (Bild: ABB)

Eine neue Generation von ABB-Frequenzumrichtern speist Bremsenergie von Elektromotoren als annähernd oberschwingungsfreien Strom ins Netz zurück. Die Lösung spart nicht nur Energie, sondern auch Platz und unterm Strich Kosten.

Die Industrie setzt Elektromotoren oft in Anwendungen mit zahlreichen Bremsvorgängen ein. Dazu zählen Winden und Wickler ebenso wie beispielsweise auch Pressen, Förderer, Krane oder Prüfstände. Ein Brems-Chopper und externe elektrische Widerstände geben dabei Bremsenergie in Form von Wärme ab. Die verpufft dann wirkungslos oder muss sogar mit zusätzlicher Energie gekühlt werden. Rückspeisefähige drehzahlgeregelte Antriebe hingegen können diese Bremsenergie ins Netz zurückspeisen. Das verbessert die Energieeffizienz um einiges.

ABB positioniert sich seit langem als ein führender Anbieter solcher Lösungen: Die rückspeisefähigen Frequenzumrichter ABB Industrial Drives ACS880 decken einen Leistungsbereich von vier bis 3.200 Kilowatt (kW) ab. Sie können den Energieverbrauch dem Hersteller zufolge deutlich.

Rückgespeiste Energie ist „sauber“ und von hoher Qualität. Sie kann von anderen Verbrauchern genutzt werden, wodurch sich der Anlagenwirkungsgrad deutlich erhöht. Die bei herkömmlichen Verfahren der Widerstands- und der mechanischen Bremsung als Wärme abgegebene Bremsenergie erfordert oft eine zusätzliche Kühlung. Aus der Energierückspeisung in das Netz resultiert jedoch eine geringere Wärmeabgabe, was wiederum eine weniger aufwendige Klimatisierung des Elektroraums erfordert. Dies senkt sowohl die Investitions- als auch Betriebskosten für die Klimatisierung.

Wie viel Energie solche Lösungen einsparen, zeigt folgendes Beispiel: Bei einem Kran für die Abfallentsorgung mit einem 55-kW-Hubmotor, einem 9-kW-Kranfahrtmotor und einem 4,5-kW-Katzfahrtmotor sowie mit einem rückspeisefähigen Frequenzumrichter betragen die Einsparungen pro Jahr geschätzte 15,6 Megawattstunden (MWh) Energie – oder umgerechnet etwa 2.300 Euro. Diese Reduktion um 32 Prozent entspricht dem durchschnittlichen Jahresenergieverbrauch von vier deutschen Haushalten.

Künftig keine störenden Oberschwingungen mehr

Nichtlineare elektrische Verbraucher, darunter fallen auch drehzahlgeregelte Antriebe, verursachen Oberschwingungen, die zu unerwünschten Verzerrungen der Spannung und des Stroms in den Netzen führen. Die Oberschwingungen lassen einen Betrieb unzuverlässig werden und können andere Verbraucher wie Motoren, Transformatoren und weitere elektrische Einrichtungen übermäßig aufheizen. Das erfordert eine zusätzliche Kühlung, sorgt für Energieverluste und kann sogar schlimmstenfalls zu vorzeitigen Ausfällen führen.

Zwar können zusätzliche elektrische Filter diese Oberschwingungen dämpfen. Besser ist es jedoch, sie gar nicht erst entstehen zu lassen. Genau das leiste die neue Generation der rückspeisefähigen Frequenzumrichter, heißt es bei ABB. Sie verhinderten Oberschwingungen, bevor sie auftreten. Der ACS880 kann den Cosinus Phi der Grundschwingung zur Optimierung der Blindleistung unter allen Lastbedingungen auf Eins regeln und erfüllt Oberschwingungsnormen wie etwa IEEE519, IEC61000-3-12 und G5/4.

Die ACS880 zeichnen sich ABB zufolge durch eine hohe Störfestigkeit gegenüber Netzstörungen aus und können die Motorspannung auch bei instabiler Einspeisung stabil halten oder sogar erhöhen. Dadurch wird ein zuverlässiger Betrieb auch bei einem Abfall der Einspeisespannung unter den Normalwert sichergestellt.

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