In Hochgeschwindigkeitsapplikation müssen Motoren 100.000 Umdrehungen pro Minute oder mehr erbringen – durch die neuen »High Speed Drives« von KEB (Bild 1) lässt sich dies effizient realisieren. Mit einer Leistung bis 450 kW und Schaltfrequenzen von 2 kHz bis 16 kHz sind die robusten und besonders kompakten Umrichter für anspruchsvolle Anwendungsbereiche optimiert. »Die High Speed Drives ermöglichen hohe Ausgangsfrequenzen von bis zu 2.000 Hz. Durch eine spezielle 3C3-Beschichtung der Platine sind die Geräte für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel in Kläranlagen, ausgelegt«, sagt Fabian Fischer, Teamleiter Applikationsvertrieb bei KEB Automation (Bild 2). »Zudem sind flüssigkeits- und luftgekühlte Versionen des Umrichters verfügbar. Damit können wir uns den individuellen Bedürfnissen unserer Kunden flexibel anpassen.«
Die flüssigkeitsgekühlte Variante des Drives zeichne sich darüber hinaus durch eine hohe Eintrittstemperatur von 55 Grad Celsius und einer besonders platzsparenden Bauweise aus. Genauso wie die luftgekühlte Variante bietet sie weiterhin die Möglichkeit, Magnet-Lager-Steuerungen über die Zwischenkreisspannung zu versorgen. Dadurch werden die empfindlichen Magnetlager auch im Falle eines Spannungseinbruchs wirkungsvoll geschützt. Die geberlose Drehzahlregelung steht für alle heutigen Highspeed-Motorarten zur Verfügung – von IPM und PM bis hin zu Asynchron- oder Synchronreluktanzmotoren.
(Bild: KEB Automation)
Filtertechnologie für High-Speed-Anwendungen
In Kombination mit den Combiline-Z2-Sinusfiltern profitieren Anwender von einer leistungsfähigen Systemlösung mit aufeinander abgestimmten Komponenten. Die Ausgangsfilter bestehen aus einer Motordrossel und einem Kondensator und sind durch das Baukasten-Prinzip 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 hohen Wirkungsgrad von mehr als 99,9 Prozent auf und verringern die oberwellenbehafteten Verluste im Motor in erheblichem Maße. Nicht zuletzt wird das EMV-Verhalten des Gesamtantriebs durch die Filter verbessert und Leitungslängen von über 100 Metern 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 das optimale 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 unter anderem zum statischen und zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit oder der Spannung treffen. Kostspielige Praxistests entfallen durch die umfangreichen Simulationsmöglichkeiten.
Darüber hinaus nutzt KEB die virtuelle Antriebsauslegung mittels »Hardware in the Loop« (HIL). Auf Grundlage der Motor-, Sinusfilter- und Umrichterdaten wird die Inbetriebnahme vorab simuliert, ohne dass reale Komponenten dafür benötig werden. 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.
