Aufrufe
vor 1 Jahr

DER KONSTRUKTEUR 9/2016

  • Text
  • Konstrukteur
  • Werkzeugmaschinen
  • Anforderungen
  • Einsatz
  • Industrie
  • Produkte
  • Maschinen
  • Unternehmen
  • Sensoren
  • Komponenten
DER KONSTRUKTEUR 9/2016

ELEKTROTECHNIK /

ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK Kundenspezifisch angepasst Frequenzumrichter in magnetgelagerten Radialverdichtern für CO 2 -Laser Rolf Gerhardt Ein Anbieter von Frequenzumrichtern realisiert maßgeschneiderte Ausführungen für seine Kunden – von der Konzeption bis zur Serienfertigung. Aktuell hat der Spezialist für Antriebs- und Steuerungselektronik einen kompakten, wassergekühlten Frequenzumrichter umgesetzt, der in magnetgelagerten Radialverdichtern der Firma Gebr. Becker zum Einsatz kommt. Dipl.-Ing. Rolf Gerhardt, Leiter Vertrieb Antriebselektronik, SIEB & MEYER AG, Lüneburg Die Gebr. Becker GmbH ist ein international führender Hersteller auf dem Gebiet der Vakuum- und Drucklufttechnologie. Zum Sortiment gehören neben Vakuumpumpen und Luftversorgungssystemen auch Verdichter – z. B. die Baureihe Magnatec, die sich durch den Einsatz von Magnetlagern auszeichnet. „Mit dieser wartungsfreien Technologie erübrigt sich ein Lagertausch“, erläutert Frank Diedrichsen, Entwicklungsingenieur bei der Gebr. Becker GmbH. „Im Vergleich zu einem Verdichter mit Kugellagern sinken die Energie- und Instandhaltungskosten für das System deutlich.“ Mit Drehzahlen bis 70 000 min -1 können diese Radialverdichter überall dort zum Einsatz kommen, wo große Volumenströme inerter Gase unter besonders hohen Anforderungen an die technische Sauberkeit umgewälzt werden müssen. Unter anderem bewähren sie sich in schnellgeströmten CO 2 -Lasern für Laserleistungen von 3 kW bis 6 kW. Besondere Anforderungen an das Spannungssignal Bei der Entwicklung des aktuellen Modells Magnatec 2 suchte Becker nach einem neuen Partner im Bereich der Frequenzumrichter. „Eine Standard-Lösung kam hier Die Kundenanpassungen reichen von Gehäuseformen über Schnittstellen bis zu komplett neu definierten Geräten und Funktionen nicht in Frage, weil wir konkrete Sonderwünsche hatten“, so Frank Diedichsen. Der Antriebsspezialist Sieb & Meyer überzeugte uns mit einer ausgefeilten technischen Lösung zu einem sehr guten Preis-Leistungsverhältnis.“ Hauptaufgabe des Frequenzumrichters ist 30 Der Konstrukteur 9/2016

die Energieversorgung des Synchronmotors. Darüber hinaus ist der Umrichter der Master für das Steuergerät (Controller) der Magnetlager und versorgt dieses über einen DC/DC-Wandler mit der benötigten Energie. Der Frequenzumrichter übernimmt somit eine zentrale Funktion im Gesamtsystem bestehend aus Verdichter- Steuereinheit-Frequenzumrichter. „Eine Besonderheit ist der Betrieb des Motors bei einem niedrigen Absolutdruck von ca. 150 hPa“, erklärt Frank Diedrichsen. „Daraus ergeben sich besondere Anforderungen an das Spannungssignal des Frequenzumrichters, hohe Spannungsspitzen müssen in jedem Fall vermieden werden.“ Der Umrichter sollte es ermöglichen, die geforderten Spannungssignale ohne externe Filter oder Drosseln zu erzeugen – und zwar im Dauerbetrieb, schließlich laufen zum Beispiel CO 2 -Laser oft tagelang ohne Unterbrechung. 27 – 30 September 2016 windenergyhamburg.com Han® ES Press Leichtes Spiel mit einem Klick. 01 In den magnetgelagerten Radialverdichtern kommt ein kompakter, wassergekühlter Frequenzumrichter zum Einsatz Wasserkühlung und gesicherte Versorgungsspannung Auf der Liste mit den speziellen Anforderungen standen zudem eine möglichst kompakte Bauform und eine Wasserkühlung. Der Hintergrund: Der Bauraum in einem CO 2 -Laser ist äußerst begrenzt und eine Luftkühlung ist in diesem Anwendungsfall von vornherein ausgeschlossen: Dabei würden elektrisch leitende Metallstäube, die beim Laserschneiden entstehen, in den Umrichter gesaugt werden und mittelfristig zu Ausfällen führen. Deshalb ist die Wasserkühlung für leistungselektronische Komponenten in Hochleistungslasern erste Wahl. „Neben einem funktionierenden Kühlsystem ist es bei dieser Applikation sehr wichtig, eine geringe Rotorerwärmung sicherzustellen, weil der Rotor durch die Magnetlagerung keine Verlustwärme über die Lager abführen kann“, erläutert Torsten Blankenburg, Vorstand Technik bei Sieb & Meyer. „Damit von vornherein möglichst wenig Wärme entsteht, haben wir die umrichterseitigen Verluste auf ein Minimum reduziert.“ Auf Basis des Standard-Geräts SD2S- FPAM realisierte Sieb & Meyer einen kundenspezifischen Frequenzumrichter, der Drehfeldfrequenzen bis 2334 Hz mit möglichst geringen harmonischen Frequenzanteilen bereitstellt. Zusätzlich gewährleistet die Lösung eine gesicherte Versorgungsspannung des Magnetlagers beim Ausfall der Netzspannung: Im Falle eines Stromausfalls wird kontrolliert ein Brems- Der Steckverbinder zur schnellen Potenzialvervielfachung. Einfache Kontaktbrückung durch Steckbrücken im Steckverbinder Schnelle Realisierung von Potenzialvervielfachungen sowie Stern­Dreieck­ Brücken Prozesssichere und zeitsparende Montage dank werkzeugloser Schnellanschlusstechnologie Steckkompatibel mit Han E®, Han® ES und Han® ESS – dem weltweiten Standard Betriebszustandsmessung durch eine integrierte Prüfspitzenöffnung Mehr erfahren Sie unter 0571 8896­0 oder mailen Sie an de@HARTING.com www.HARTING.de

AUSGABE