Automatisierung

Die Möglichkeit sowohl die Drehzahl als auch das Drehmoment von Motoren zu regeln war eine Weiterentwicklung in der Leistungselektronik für Steuerungen und darunter versteht man industrielle Antriebe. Diese Bezeichnung ist insofern irreführend, als sie sich auf das gesamte System bezieht, das den Motor und alle dazugehörenden elektronischen Steuerungen miteinbezieht. Heute bezeichnet man Motorsteuerungen als Frequenzumrichter (FU).

Der FU besteht aus drei Teilen: dem Gleichrichter, dem Zwischenkreis und dem Umrichter. Der Gleichrichter wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um. Der Zwischenkreis enthält mehrere Kondensatoren, die die Energie nach dem Ausgang des Gleichrichters speichern. Der Umrichter erzeugt ein 2-20 kHz Signal, das für die ausgangsseitige Wellenform, die Pulsweitenmodulation (PWM), genutzt wird.

Indem er die Ausgangswellenform manipuliert, kann der FU sowohl das Drehmoment als auch die Rotordrehzahl anpassen. Die PWM Technologie nutzt eine dreiphasige Brücke, die aus Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) besteht, die gleichgerichtete Energie zieht und sie in hochfrequente Wechselspannung umformt, indem sie die IGBTs schnell schaltet. Da sich die Schaltzeit ständig ändert, sind die IGBTs entweder ein- oder ausgeschaltet, der Umrichter gibt eine unförmige Ausgangswellenform ab. So kann der Umrichter problemlos alle Frequenzen reproduzieren, die der Motor braucht.

Ein bürstenloser Motor mit elektronischem Vorschaltgerät kann von einem FU von 0 bis 6000 rpm gesteuert werden, indem sich die Ausgangsfrequenz des FUs ändert. Das hat zwei unterschiedliche Vorteile. Einerseits kann die Motordrehzahl direkt über den FU gesteuert werden und anderseits wird das Drehmoment geregelt. So kann man die Kontrolle über den Motor behalten. Zum Beispiel kann der FU mit der Reduzierung des Drehmoments reagieren, um eine zu hohe Motordrehzahl zu verhindern, wenn die Motorlast plötzlich abfällt.

Die Kontrolle des Motors kann noch weiter getrieben werden, wenn man mit einem Außenring die Position der Motorwelle messen will. Damit hat die Steuerung einen Anhaltspunkt für die Rotationsposition des Motors. Diese Art der Steuerung, bekannt als Servoverstärker, wird normaler Weise einem numerisch gesteuerten äußeren Antrieb überlassen oder wird in einfachen Anwendungen vom Antrieb selbst übernommen.



Die meisten FUs haben IGBTs als Leistungstransistoren. Die Schaltgeschwindigkeit der IGBTs kann schneller als 700V/ms sein. Diese Geschwindigkeit kann den Leistungsverlust während der Schaltvorgänge verringern. Dadurch werden aber elektromagnetische Störungen im Rest der Maschine hervorgerufen. Die hohe Frequenz in Verbindung mit umfangreichen Spannungsschaltvorgängen kann zwei unangenehme Folgen haben. Einerseits werden die Kabel zwischen FU und Motor zu Antennen für Signalstörungen. Die Strahlung kann 200V/m erreichen. Werden andere Kabel an den Motorkabeln entlanggeführt, führt das zu Kopplungen und die Störungen werden auf das gesamte System übertragen. Andererseits werden sich die Störsignale bis zum Eingang des Antriebs ausbreiten. Die Störungen werden nicht so stark wie auf den Motorkabeln sein, aber sie sind zweifellos stark genug, um andere Bauteile des Systems zu stören. Das macht den Einsatz der EMV-Filter von Enerdoor notwendig.

Asynchroner und synchroner Motor

Ein asynchroner Motor ist ein Motor der direkt von einem dreiphasigen Netz versorgt wird. Das Innenteil, der Rotor, rotiert mit einer Frequenz, die niedriger als die der Stromversorgung (50/60 Hz) ist. Das feste Außenteil ist der Stator. Ein asynchroner Motor dreht sich mit einer Frequenz die etwas unter der der Stromversorgung liegt.

Der synchrone Motor hat auch aus einem dreiphasigen Netz gespeist. Da der Motor mit genau der gleichen Drehzahl dreht wie der Drehstrom, muss der Motor die richtige Drehfrequenz erreicht haben, bevor er mit der Stromversorgung verbunden wird.  In beiden Fällen kann die Motordrehzahl nicht geändert werden sobald der Motor läuft. Der asynchrone Motor dreht etwas unter der Versorgungsfrequenz während der synchrone Motor genau bei Versorgungsfrequenz dreht.

Enerdoor hat mehrere Filter im Programm, die die Interferenzen dämpfen, die von den FUs erzeugt werden. Jede Reihe besteht aus mehreren Filtern mit verschiedener Stromstärke und Auslegung, so dass sie zu dem System passen, bei dem es Probleme gibt. Diese Reihen sind: FIN538S1, FIN1200, FIN1500, FIN1900, and FIN1900S. Außerdem gibt es bei Enerdoor zwei Reihen mit parallelen Filtern für den Einsatz bei Drehstrom: FIN230SP und FIN730. Alle Filter dieser Reihen wurden hauptsächlich für die Dämpfung von Störungen bei automatischen Maschinen entwickelt.

Sehen Sie sich empfohlene Filter an:

1-Phasige Filter: FIN26 Single Phase RFI Filter | FIN27 Single Phase RFI Filter | FIN27G Single Phase RFI Filter | FIN33 Single Phase RFI Filter | FIN35 Single Phase RFI Filter |

3-Phasige: FIN7213 Three Phase Filter | FIN3755 Three Phase Filter | FIN1900 Three Phase Filter | FIN1700E Three Phase Filter | FIN1200(HV) Three Phase Filters | FIN538S1 Three Phase EMI Filter | FIN1500(HV) Three Phase Filter |

3-Phasig + N: FIN1240 Three Phase Plus Neutral Filter | FIN1740ESM Three Phase Plus Neutral Filter | FIN1940E Three Phase Plus Neutral Filter |

DC-Filter: FIN7212 DC Filter |

Motorschutz: FINSTP Star Point Snubber | FIN5980P Output Filter | FIN5983 Output Filter | FIN5955 Output Filter | FIN47SNB Snubber Motor Protection for dV/dt | FIN930 Output Filter | FIN900 Output Filter | FINTR Toroid and FINFE Ferrite |

Passive Oberwellenfilter: FINHRM5 Passive Harmonic Filter | FIN950 Line Reactor Filter |

Aktive Oberwellenfilter: FINHRMA |

Parallelfilter: FIN730.001.M Three Phase Parallel Filter | FIN740.068.M Three Phase Plus Neutral Parallel Filter | FIN230SP.001.M Three Phase Parallel Filter |

Blindleistungskompensation: FINSVG Active Static Var Generator |

Spannungskonstanthalter: FINSTCA Three Phase Asymmetric Voltage Stabilizer | FINSTCY Three Phase Asymmetric Voltage Stabilizer | FINSTC Three Phase Voltage Stabilizer | FINSMC Single Phase Voltage Stabilizer |

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