Mehr Sicherheit

Spezial Automation

Energiemanagement – Zum sicheren Entladen von überschüssigen Kapazitäten gibt es jetzt für den Dynamischen Speicher-Manager DSM 4.0 von Michael Koch ein passendes System basierend auf dem Dynamischen Speicher-Manager DDM 4.0 aus gleichem Hause.

24. Mai 2018

Wie das Bremsen die Dynamik von Geschwindigkeitswechseln bestimmt, so bestimmt die Größe der Kapazitäten in einem Gleichstromzwischenkreis von Drive Controllern deren Fähigkeit, in Echtzeit und ohne störende Netzbelastung Lastwechsel zu realisieren. Beim Bremsen werden die Kapazitäten geladen, beim Beschleunigungen wird die notwendige Energie zuerst aus den Kapazitäten gezogen und dann erst aus dem Stromnetz.

Je größer die Kapazitäten werden, desto mehr Spielraum für die bei Lastwechseln entstehenden beziehungsweise notwendigen Energien sind vorhanden. Serienmäßig sind die Drive Controller, also Frequenzumrichter und Servoregler, allerdings schon aus Kostengründen mit recht kleinen Zwischenkreiskapazitäten ausgestattet. Diese können aufgrund der begrenzten Stromtragfähigkeit ihrer Ladeschaltungen wenn überhaupt, dann meistens nur geringfügig passiv erweitert werden können.

Darum steht der Weg aktiver Erweiterung der Zwischenkreiskapazitäten offen, wie ihn Koch mit seinen dynamischen Energiespeicherlösungen anbietet. Ein solches System mit dem Dynamischen Speicher-Manager DSM 4.0, der die Energieströme zwischen Drive Controller und Speichermedium aktiv organisiert, kann entsprechend der Aufgabe Energiemengen bis weit über ein Megajoule umfassen. Beim Einsatz von Superkondensatoren reicht das serienmäßiges Systemangebot bis zu kurzzeitigen Spitzenleistungen von über 200 Kilowatt und Energiemengen bis knapp 1,7 Megajoule.

Physikalisch bedeutet dies ein System, das anschluss- und betriebsfertig in einem Schaltschrank der Größe 2.000 x 1.200 x 600 Millimeter von Koch aufgebaut und applikationsgerecht vorkonfiguriert unter der Typenbezeichnung KTS-x200x geliefert wird. Mit einem solchen System wird die Eigenschaft »Plug & Play« laut Hersteller vollumfassend realisiert.

Kondensatoren, gleich welcher Bauart, sind in besonderen Fällen, wie etwa vor Umbau- oder Wartungsarbeiten, auf ein ungefährliches Spannungsniveau zu entladen. Dies unterscheidet Kondensatoren beispielsweise von Batterien, die in solchen Fällen vom Gesamtsystem nur getrennt werden müssen. Für den Fall einer sicheren Entladung von Kondensator-Kapazitäten in einem KTS-System mit höheren Energien fehlte es bislang allerdings an intelligenten Möglichkeiten. Diese Lücke schließt Koch mit dem neu entwickelten Dynamischen Entlade-Manager DDM 4.0.

Diese sinnvolle Ergänzung des Produktprogramms verfolgt die Zielrichtung, die Sicherheit von Anlagen weiter zu erhöhen, und sie sorgt in Verbindung mit einem optimierten Bremswiderstand aus eigenem Haus dafür, dass große Elko- oder Superkondensator-Kapazitäten sehr zügig und vor allem sicher auf ein Spannungsniveau von nur noch zehn Volt entladen werden können.

Leistung sicher abführen

Der DDM 4.0 entnimmt in Verbindung mit dem verbauten Speicher-Manager DSM 4.0 dem System in serienmäßiger Einstellung 3,5 Kilowatt Leistung und führt dies in den passenden ohmschen Widerstand vom Typ B3H3.6100-1000 ab. Dies bedeutet zum Beispiel, dass Kapazitäten mit einer Energiemenge von einem Megajoule in maximal 310 Sekunden auf ein ungefährliches Spannungsniveau von zehn Volt gebracht werden. Applikationsspezifisch kann die Entladeleistung und damit auch der sichere Bremswiderstand auf besondere Anforderungen angepasst werden.

Optisch erscheint der DDM 4.0 als ein bekanntes, dennoch neues Gesicht im Schaltschrank. Im gleichen Gehäuse wie die gesamte Reihe der dynamischen Energiespeicherlösungen 4.0 von Koch unterscheidet sich der DDM 4.0 nicht nur in der eingesetzten Hard- und Software, sondern hebt sich durch eine veränderte Front innerhalb der Gerätefamilie ab. Das ist wichtig, um Verwechslungen bei der Montage zu vermeiden. Die Montage des Geräts mit Schutzart IP20 im Schaltschrank ist sehr einfach. Angeschlossen wird der DDM 4.0 mit den beiden rechten großen, ohne Werkzeug zu bedienenden Federzugklemmen an der Front direkt an den Plus- und Minuspolen des Gleichstromzwischenkreises.

Mit den beiden linken Klemmen werden die Litzen des sicheren Bremswiderstands angeschlossen. Die für den Verbund ausgewählte Einheit ist in Schutzart IP65 ausgeführt, womit gewährleistet ist, dass der Lastwiderstand problemlos außerhalb des Schaltschranks montiert werden kann.

Somit wird der Schaltschrank um die Wärmeenergie entlastet. Auf eine Dauerleistung von 3,6 Kilowatt ausgelegt, nimmt er mit der DDM 4.0-Leistung von 3,5 Kilowatt jede anstehende Energiemenge von maximal zwei Megajoule klaglos auf und setzt diese in Wärme um.

Applikationsabhängig gibt es auch sichere Bremswiderstände höherer Leistung. Dies erfolgt allerdings im Prozess des Applikationsengineerings in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden. Da es sich um eher seltene Einsatzfälle handelt, wird die generell festgelegte Größenordnung des Verbundes als grundsätzlich ausreichend betrachtet.

Für den Betrieb bedient sich der DDM 4.0 der Eigenschaften des oder der im System vorhandenen Dynamischen Speicher-Manager DSM 4.0. Letztere entleeren die Speicher in den Gleichstromzwischenkreis und halten dort das Spannungsniveau auf hohen 470 Volt DC, wodurch es dem DSM 4.0 gelingt, mit weitgehend stetiger Leistung die Energie auf den angeschlossenen sicheren Bremswiderstand zu entladen. Dieses Zusammenspiel bringt eine deutliche Reduktion der Entladezeit gegenüber passiver Entladung auf einen ohmschen Widerstand. Wartungs- oder Umbauarbeiten im Schaltschrank sind dadurch nicht nur sicherer, sondern auch nach bislang ungekannt kurzer Wartezeit durchführbar.

Einfach konfigurieren

Das Gerät kann über mehrere Möglichkeiten aktiviert werden. Es erhält über den digitalen Eingang ein Signal – entweder von einem Schalter oder von einer übergeordneten Steuerung. Elegant sind Klartextbefehle, die ebenfalls von einer übergeordneten Steuerung kommen. Gleichzeitig muss das gesamte System vom Stromnetz getrennt sein. Zudem ist der DDM 4.0 mit Eigenschaften ausgestattet, die jederzeit die Sicherheit des Systems und damit des Personals die notwendige Priorität geben.

In dieser wichtigen Anforderung liegt auch der Ausgangspunkt für die Entwicklung des DDM 4.0. Das Gerät ergänzt zusammen mit dem festgelegten sicheren Bremswiderstand das Baukastensystem der dynamischen Energiemanagementlösungen um einen weiteren Sicherheitsfaktor. mk

Ergänzung für Kondensatorbänke mit Energie bis zwei Megajoule, die von einem oder mehreren Dy-namischen Speicher-Managern DSM 4.0 gesteuert werden: Direkt am Gleichstromzwischenkreis ange-schlossen, sorgt der Dynamische Entlade-Manager DDM 4.0 der Michael Koch GmbH in kurzer Zeit für ein ungefährliches Spannungsniveau des Drive Controllers inklusive Speichereinheiten.

Auf einen Blick

Entlade-Manager DDM 4.0

Ergänzung für Kondensatorbänke mit Energie bis zwei Megajoule, die von einem oder mehreren Dynamischen Speicher-Managern DSM 4.0 gesteuert werden: Direkt am Gleichstromzwischenkreis angeschlossen, sorgt der Dynamische Entlade-Manager DDM 4.0 der Michael Koch GmbH in kurzer Zeit für ein ungefährliches Spannungsniveau des Drive Controllers inklusive Speichereinheiten.

Erschienen in Ausgabe: 04/2018