Lapp Gruppe

Wie neue Generationen an Kabel und Leitungen für mehr Energieeffizienz sorgen

| Redakteur: Ines Stotz

Mit modernen Servoleitungen dringen hocheffiziente elektrische Antriebe in immer mehr industrielle Anwendungen vor.
Mit modernen Servoleitungen dringen hocheffiziente elektrische Antriebe in immer mehr industrielle Anwendungen vor. (Bild: Lapp)

Drehzahlgeregelte Antriebe setzen sich in industriellen Anwendungen mehr und mehr durch. Vorteile wie überlegene Energie-Effizienz und hohe Dynamik sprechen für sich. Allerdings liegt bei drehzahlgeregelten Antrieben die Spitzenlast, die das elektrische System einer Maschine aushalten muss, oft deutlich höher – bei den Servopressen von Schuler etwa ist sie rund fünfmal so hoch wie bei vergleichbaren mechanischen Schwungradpressen. Das heißt das Stromnetz muss für eine kurzzeitig auftretende hohe Leistungsnachfrage gewappnet sein. Kabel und Leitungen müssen diesen Anforderungen entsprechen.

In einer Servopressenlinie von Schuler mit einer Presskraft von 100.000 kN sind im Schnitt rund 55 km Leitungen verlegt. Dabei handelt es sich vorwiegend um Datenkabel, BUS-Leitungen, Steuerleitungen und Leistungskabel für die Motoren. Allein in einer Servopressenlinie für die Automobilindustrie sind rund 160 Antriebe im Einsatz, darunter 17 Hauptantriebe mit einer Leistung von jeweils 450 kW Nennleistung. Bei bewegten Antrieben sorgen schleppkettentaugliche Ölflex Servo FD Leitungen für den zuverlässigen Betrieb. Viele davon in geschirmter Ausführung, um Störeinflüsse benachbarter Leitungen und anderer Stromverbraucher zu reduzieren.

Effizienz wird bereits bei der Produktion der Leitungen erzielt. Die Kabelwerke von Lapp verwenden exzellentestes Kupfer, das einer Reinheit von mindestens 99,9 % entspricht. Durch die Optimierung der Prozesse in der Produktion, wird zudem höchste Genauigkeit beim Leitungswiderstand erzielt. Während früher Widerstandsschwankungen bei der Verarbeitung des Kupfers berücksichtigt werden mussten, ist dies in den heutigen Produktionsprozessen nicht mehr nötig.

Effizienz mit Servoleitungen

Die Nachfrage nach Ölflex Servo FD Leitungen steigt nicht nur bei Schuler, sondern generell im Maschinen- und Anlagenbau. Denn die Servoleitungen sind die „Lebensadern“ moderner elektrischer Antriebe, mit denen deutliche Steigerungen von Effizienz und Produktivität möglich sind.

Um die Produktivität zu steigern, sind die Werkzeuge moderner Maschinen heute auf hohe Verfahrgeschwindigkeiten und Beschleunigungen sowie lange Verfahrwege ausgelegt. Die schnellere Beschleunigung der Werkzeuge bringt natürlich auch höhere Anforderungen an Energieführungssysteme und deren Komponenten wie Leitungen, Energieketten und Tragorgane mit sich. Zug-, Schub-, Biegungs- und Torsionsbelastungen müssen mit dem Wunsch nach maximaler Lebensdauer bei geringerem Platzbedarf, reduziertem Gewicht und verringertem Mindestbiegeradius vereint werden.

Das „Herz“ des Energieführungssystems ist die Servoleitung. Moderne Servoleitungen erfüllen die Voraussetzungen, um elektrische Antriebe in immer mehr Anwendungen einsetzen zu können, und die Königsdisziplin für Servoleitungen sind hochdynamische Anwendungen mit besonders hohen Verfahrgeschwindigkeiten und Beschleunigungen. Da eine hohe Beweglichkeit gefordert ist, nehmen viele Anwender an, dass Servoleitungen aus hochelastischen Materialien bestehen müssen.

Genau das Gegenteil ist aber der Fall: hochelastische Materialien würden sich bei der Beschleunigung dehnen und bei der Abbremsung stauchen. Eigenschwingungseffekte und ein erhöhter Stress auf das gesamte System wären die Folgen. Also müssen möglichst eigensteife Materialien zum Einsatz kommen.

Als Material für die Isolation hat sich hierbei besonders Polypropylen bewährt, das eine hohe Festigkeit und sehr gute elektrische Isolationseigenschaften aufweist. Diese Eigenschaften erlauben es, insgesamt weniger Material zu verwenden, wodurch die Leitung schlanker, leichter und flexibler wird. Das geringere Gewicht hat zudem zur Folge, dass auch kleinere Energieketten mit weniger Masse verwendet werden können.

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Die geringeren bewegten Massen machen sich wiederum in reduziertem Energieverbrauch für Beschleunigung und Bremsung bemerkbar. Auch die Platzersparnis trägt über die Lebenszeit einer Maschine hinweg zu einer erhöhten Gesamteffizienz bei.

Neue Premium-Leitung ersetzt sieben Servo-Motorenleitungen

Um diesen Anforderungen an Servoleitungen Rechnung zu tragen, hat Lapp Kabel mit der Ölflex Servo FD 796 CP die neue Generation Motorenleitungen entwickelt.

Die Premium-Leitung ersetzt gleich sieben Servo-Motorenleitungen und beschert den Nutzern viele zusätzliche Vorteile.

Gerade bei schnellem Vielfach-Positionswechsel brilliert die neue Premiumleitung von Lapp in Energieführungsketten mit einem Beschleunigungsvermögen von bis zu 50m/s², bei Geschwindigkeiten bis zu 5m/s und Verfahr-Weglängen bis zu 100 m. Damit ermöglicht sie ein deutlich schnelleres und effizienteres Arbeiten als bisherige Schleppkettenleitungen. Zudem können die anteiligen Hochlauf- und Bremszeiten um bis zu 96% reduziert werden.

Das heißt, die neue Premiumleitung spart Zeit und erhöht die Produktivität, bei höchster Lebensdauer und geringem Platzverbrauch und Gewicht. Dank einer kapazitätsarmen Polyolefin-Isolierung punktet die Ölflex Servo FD 796 CP durch geringere EM-wirksame Ableitströme bei gleichzeitig sehr hoher Durchschlags- und Spannungsfestigkeit. Sie ist halogenfrei und flammwidrig und verfügt über alle wichtigen Approbationen wie UL AWM, CSA AWM und VDE. Bei Bedarf gibt es die Servomotorleitung auch mit zusätzlich abgeschirmten Signalstromkreisen zum Zweck der Temperaturüberwachung der Motorwicklung und/oder einer optional einsetzbaren elektromagnetischen Bremse.

Auf der kommenden Messe SPS IPC Drives 2012 wird das Servoleitungs-Portfolio von Lapp weiter ergänzt.

Die Ölflex Servo FD 796 CP und P haben zudem vergrößerte Leiterquerschnitte. Das erhöht die Energieeffizienz und reduziert die Wärmeverluste, die anfallen, wenn Kabel und Leitungen im Grenzbereich ihrer maximal zulässigen Dauertemperatur betrieben werden. Hintergrund: Allein eine Leitertemperaturerhöhung von 70 auf 90 Grad erhöht den Ohmschen Widerstand um 7%. Entsprechend stiegen auch die Energiekosten.

Neue Schleppkettenleitungs-Prüfanlagen bei Lapp

Gefertigt wird die neue im Stuttgarter Kabelwerk der Lapp Gruppe. Um die Qualitätsstandards nachhaltig zu garantieren, hat Lapp zusätzlich in neue Schleppkettenleitungs-Prüfanlagen im eigenen Testzentrum investiert. Dort werden Leitungen extrem hohen dynamischen Wechselbiegebelastungen ausgesetzt: In der neuen Prüfanlage sind Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 10m/s und Beschleunigungen von bis zu 100m/s² möglich.

Um auftretende Spannungsspitzen bei elektrischen Antrieben besser abzufedern, hat Lapp auch die mehrfach gelistete flexible VFD Leitung Ölflex VFD with Signal im Programm. Durch eine zusätzliche, leicht leitende Aderisolation („Lapp Surge Guard“), können sich Spannungsspitzen wie sie etwa beim Anfahren von Maschinen vorkommen auf eine größere Fläche verteilen. Durchschläge und Lichtbögen, die zur Zerstörung der Leitung führen können, werden dadurch vermieden.

Effizienz durch Automatisierung

Erhebliches Einsparpotenzial bietet auch moderne Automatisierungstechnik. Kaum zu glauben, aber wahr: Untersuchungen zu Folge sind in Deutschland noch ca. 70 Prozent der Automatisierungslösungen klassisch parallelverdrahtet. In Nordamerika sind es sogar noch 80 Prozent. Mit steigendem Automatisierungsgrad einer Maschine wächst aber auch der Verkabelungsaufwand. Je mehr Kabel, desto größer der Aufwand in Produktion, Projektierung, Installation und Wartung. Aber auch Transport und Bevorratung im Lager sind wichtige Kosten- und Energieeffizienzfaktoren.

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