In Hochgeschwindigkeitsapplikation müssen Motoren 100.000 min–1 oder mehr erbringen. Mit den neuen Highspeed Drives von KEB soll das effizient realisierbar sein. Mit einer Leistung bis 450 kW und Schaltfrequenzen von 2 bis 16 kHz wurden die Umrichter für anspruchsvolle Anwendungsbereiche optimiert. „Die High Speed Drives ermöglichen Ausgangsfrequenzen bis 2.000 Hz. Durch eine spezielle 3C3-Beschichtung der Platine sind die Geräte für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen, zum Beispiel in Kläranlagen, ausgelegt“, sagt Fabian Fischer, Teamleiter Applikationsvertrieb bei KEB Automation. Zudem sind flüssigkeits- und luftgekühlte Versionen des Umrichters verfügbar.
Die flüssigkeitsgekühlte Variante des Antriebs zeichne sich darüber hinaus durch eine Eintrittstemperatur von 55 °C und einer platzsparenden Bauweise aus. Um die empfindlichen Magnetlager auch im Falle eines Spannungseinbruchs zu schützen, kann sowohl bei der flüssig- als auch bei der luftgekühlten Variante die Magnet-Lager-Steuerung über die Zwischenkreisspannung versorgt werden. Die Drehzahlregelung kann mit oder ohne Geber erfolgen.
Passende Filter für High-Speed-Anwendungen
Die mit den Antrieben kombinierbaren Sinusfilter Combiline Z2 bestehen aus einer Motordrossel und einem Kondensator. Die Ausgangsfilter sind als Baukasten-System angelegt und so flexibel an verschiedene Anwendungen anpassbar. „Für Motoren, die weniger empfindlich sind, ist die Motordrossel separat erhältlich. Auch bei der Montage der Filter im Schaltschrank haben Maschinen- und Anlagenbauer einen hohen Freiheitsgrad“, sagt Fischer.
Die High-Speed-Filter der Z2-Serie weisen einen Wirkungsgrad von mindestens 99,9 % auf und verringern die oberwellenbehafteten Verluste im Motor deutlich. Nicht zuletzt wird das EMV-Verhalten des Gesamtantriebs durch die Filter verbessert und Leitungslängen von über 100 m werden ermöglicht. „Im Vergleich zu Multilevel-Umrichtern erreichen unsere Kunden mit dem KEB System bestehend aus 2-Level-Drive-Controller und Sinusfilter einen höheren Systemwirkungsgrad bei vergleichbaren oder sogar niedrigeren Kosten und einer erhöhten Performance im Feldschwächebereich“, fasst Fischer die Vorteile der Lösung zusammen.
Simulation erspart teure Praxistests
Für ein optimales Zusammenspiel aller High-Speed-Komponenten setzt KEB auf Matlab/Simulink. Die Software ist ein etablierter Standard zur Modellierung und Simulation komplexer, dynamischer Systeme. So lassen sich anhand der vorliegenden Motordaten zuverlässige Vorhersagen treffen, unter anderem zum statischen und zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit oder der Spannung. Kostspielige Praxistests entfallen durch die umfangreichen Simulationsmöglichkeiten.
Darüber hinaus nutzt KEB die virtuelle Antriebsauslegung mittels „Hardware in the Loop“ (HIL). Auf Grundlage der Daten von Motor, Sinusfilter und Umrichter wird die Inbetriebnahme vorab simuliert, ohne reale Komponenten. Variationen der systembezogenen Parameter sind so ohne Risiken jederzeit möglich und die fertige Parametrierung steht bei der nachfolgenden realen Inbetriebnahme bereits zur Verfügung. Spürbare Zeit- und Kostenersparnisse während der gesamten Projektphase sind das Ergebnis.
Die neuen High Speed Drives (wassergekühlt, bis 450 kW) in Gehäusegröße 9 sind ab sofort erhältlich. Weitere Varianten werden zeitnah folgen.
