Prüfen für Profis

Spezial Motion, Drives and Automation

Frequenzumrichter – Der effiziente Einsatz von Umrichtertechnik zur Drehzahlregelung erfordert eine optimale Anpassung an die jeweilige Applikation. Danfoss-Umrichter werden deshalb bereits vor der Inbetriebnahme auf einem aufwendigen Prüfstand individuell parametriert.

30. März 2015

Ein wichtiger technischer Trend nicht nur in der Industrie ist der Einsatz von möglichst energieeffizienten Antrieben. Sehr großes Sparpotenzial verspricht hier eine anwendungsspezifisch angepasste Regelung der Motordrehzahl mit Hilfe von Frequenzumrichtern anstelle eines ungeregelten Betriebs der Motoren direkt am Versorgungsnetz. Das Anwendungsspektrum reicht dabei von Produktionslinien über Klimaanlagen und die Wasserversorgung bis zu Fahrgeschäften auf Volksfesten.

Wichtig für die optimale Ausnutzung dieses Einsparpotenzials ist jedoch die passgenaue Parametrierung der Frequenzumrichter, denn prinzipiell ermöglicht ein geeigneter Umrichter den Betrieb von Elektromotoren auch mit seinen Grundeinstellungen ab Werk. Dies bestätigt auch Ernst-Josef Hitzenbichler, Servicetechniker bei dem Messtechnikunternehmen UAS in Viechtach bei Straubing: »Ausnutzen lässt sich das Potenzial eines Frequenzumrichters erst bei möglichst genauer Anpassung an den Motor bzw. die Gegebenheiten der Applikation.«

Das mittelständische Unternehmen ist ein Spezialist für Mess-, Steuer- und Regeltechnik und bietet unter anderem ganzheitliche Lösungen in Bereichen wie Glasherstellung, Umwelttechnik und Antriebstechnik. Der autorisierte Systempartner des dänischen Antriebstechnikspezialisten Danfoss hat dazu unter anderem einen speziellen Prüfstand entwickelt, mit dem sich die Danfoss VLT-Frequenzumrichter in Echtzeit realitätsnahen Funktionsprüfungen unter Last unterziehen lassen, als wären sie in einer Produktion eingesetzt. Für Anwender der Frequenzumrichter ist das Unternehmen damit in der Lage, leistungsfähige Umrichterlösungen zu optimieren. Die vorherige Simulation der Applikation beschleunigt dabei die Inbetriebnahme und gewährleistet den effizienten Einsatz der Anlage von Beginn an.

Breite Datenbasis

Der ISO9001-zertifizierte Prüfstand eignet sich für VLT-Frequenzumrichter bis 90 Kilowatt. Als eine Besonderheit nutzt er als Lastverstärker eine Hydraulikeinheit mit mehreren Pumpenantrieben und Proportionalventilen anstelle des verbreiteten und vergleichsweise simplen Tests mit einem gegengerichteten Motor als Last. Der moderne Hydraulikprüfstand liefert so eine breite Datenbasis für die Applikation des jeweiligen Anwenders und ermöglicht es, die Parametersätze bereits im Vorfeld der Inbetriebnahme zu ermitteln und zu optimieren. Durch die Dokumentation der gemessenen Werte unterstützt der Prüfstand zudem generell die Qualitätssicherung.

Umfangreiche Tests

Die Steuerung generiert dafür zyklische und azyklische Befehle und simuliert so einen Produktionsablauf. Dabei überprüft der vielseitige Prüfstand auch alle Optionen der Geräte wie zum Beispiel die Funktion eines optional bereitstehenden Feldbussystems. Das Prüfprogramm liefert jederzeit einen Überblick über die Spannungen an den Ein- und Ausgängen sowie im Zwischenkreis, über die Phasenverschiebung unter Last, über mögliche Probleme mit den Kondensatoren sowie andere Daten, die für die applikationsorientierte Optimierung relevant sind. Ein Automatikmodus mit einer in der SPS fest hinterlegten Ablaufsteuerung ermöglicht zudem Dauertests mit einem fixen Prüfprogramm auf Basis der Applikationsdaten des jeweilgen Kunden.

Die Antriebsspezialisten aus Niederbayern können den in zwei Jahren Arbeit entwickelten Prüfstand von zwei Prüfplätzen aus ansteuern und so versetzt Prüfreihen fahren. Durch eine eigene Visualisierung lassen sich die einzelnen Antriebe dabei je nach Gerätetyp zusammenschalten und parallel betreiben. Digitale Befehle sind über Klemmen oder über ein Feldbussystem wie Profibus, Ethernet, DeviceNet oder SyncPos realisiert, die Kommunikation zur SPS erfolgt über Ethernet und Profibus. Separate Messwerke überwachen die Spannungen und Ströme jeder Phase vom Ein- und Ausgang des Umrichters.

Die Kernstücke der Anlage sind neben der Hydraulikeinheit ein 4,20 Meter langer Schaltschrank sowie ein Transformator für Tests von US-Geräten mit einer Betriebsspannung von 230 Volt. Abgesichert ist der Schaltschrank mit 160 Ampere, die für die Tests zur Verfügung stehen. Jeder Prüfplatz hat zudem eigene Absicherungen, aufgeteilt in jeweils drei Leistungsbereiche. Stromwandler und Spannungsmessgeräte zeichnen die Daten auf und zeigen sie in der Visualisierung an bzw. übertragen sie an die SPS. Im Leistungsausgang werden je nach Leistung die Schütze zusammengeschaltet.

Auch zum Betrieb des Prüfstands selbst nutzen die Niederbayern VLT Frequenzumrichter von Danfoss, etwa zum Antrieb der Pumpen für Filtration und Kühlung oder zur Simulation der Bremsfunktion mit Gegenläufer. Beim eigentlichen Hydraulikaggregat kommen sieben Motoren unterschiedlicher Leistung mit Drehgebern zur Überwachung von Drehrichtung und Geschwindigkeit zum Einsatz.

Proportionalventile simulieren die Last, Druckaufnehmer geben die Drücke an die Visualisierung weiter. Neben den reinen Leistungstests und dem Feintuning der Umrichter können so auf dem Teststand auch umfangreiche Hydraulikanwendungen entwickelt und simuliert werden.

Auf einem Blick

- Die Danfoss-Gruppe mit Hauptsitz im dänischen Nordborg ist ein weltweit führendes Unternehmen in den Bereichen Kälte- und Wärmetechnik, Industrieautomation, Pumpen- und Antriebstechnik sowie Solarenergie.

- Der Produktbereich VLT-Antriebstechnik umfasst unter anderem zentrale und dezentrale Frequenzumrichter, Softstarter und integrierte Antriebslösungen.

- Die deutsche Niederlassung hat ihren Sitz in Offenbach am Main.

Erschienen in Ausgabe: 02/2015