Der Konstrukteur 09/2022

ANTRIEBSTECHNIK BEREIT

ANTRIEBSTECHNIK BEREIT FÜR DEN SERIENSTART 2022 springen die Ampeln bei Sieb & Meyer für den Serienstart einer Frequenzumrichter-Familie von Gelb auf Grün. Insgesamt neun Frequenzumrichter werden den aktuellen Leistungsbereich der bestehenden Serie abdecken bzw. erweitern – mit optimierter Performance, höheren Drehzahlen sowie geringerer Motorerwärmung. PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Die Entwicklung der neuen SD4x-Serie von Frequenzumrichtern für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen schreitet mit großen Schritten voran: „Ziel ist es, dass die SD4x-Geräte schrittweise die Frequenzumrichter der SD2x-Serie ablösen“, erläutert Ralph Sawallisch, Key Account Manager Antriebselektronik bei der Sieb & Meyer AG. „Diesbezüglich sind wir nun auf einem guten Weg. Die SD4x-Produktfamilie wächst stetig.“ Bis vor Kurzem lag der Fokus noch auf der Felderprobung der neuen SD4x-Entwicklungsplattform. Die erste SD4S-Gerätevariante diente zunächst dem leistungsseitigen Lückenschluss im bestehenden Produktportfolio der Frequenzumrichter im unteren Leistungsbereich: Den Anfang machte eine Schaltschrank-Variante des SD4S mit 800 W / 1,6 kVA. Ende des zweiten Quartals 2021 stand die nächste Baugröße mit 1.600 W / 3,2 kVA zur Verfügung. Diese SD4S-Varianten stellen die Basis für den Betrieb von Hochgeschwindigkeitsspindeln bzw. Motoren im Leistungsbereich von wenigen hundert Watt bis Torsten Blankenburg, CTO, SIEB & MEYER AG, Lüneburg 1,6 kW dar. „Die Geräte sind bereits erfolgreich bei Kunden im Einsatz“, so Ralph Sawallisch. „In unterschiedlichen Anwendungen hat sich bestätigt, dass wir ein allgemeingültiges, stabiles System entwickelt haben.“ SCHNELLER UMSTIEG GEWÄHRLEISTET Nun treten funktionsseitig erprobte Nachfolgeprodukte für die SD2S- und SD2M-Serien an. Der SD4S steht seit Anfang 2022 in fünf Baugrößen der 230 V-Klasse zur Verfügung, im Laufe des Jahres kommen zusätzlich vier Baugrößen der 400 V-Klasse auf den Markt. Insgesamt decken diese Geräte dann den aktuellen Leistungsbereich (1,4..55 kVA) der SD2S-Serie ab bzw. erweitern diesen sogar nach unten und oben (0,8..66 kVA). Gleichzeitig wird aus der Serie SD2M die Serie SD4M. Sieb & Meyer hatte in 2021 eine neue SD2M-Baugröße auf den Markt gebracht, die durch die Erhöhung der Ausgangsleistung bzw. des Ausgangsstroms auf 470 kVA / 800 Aeff (bei 400 V) speziell im Bereich von Turboverdichtern und -kompressoren leistungsstärkere Systemlösungen möglich macht. „Bei diesem Gerät ist die Leistungselektronik auf dem neuesten Stand“, schildert Ralph Sawallisch. „Es ist alles so vorbereitet, dass man sie als neue Logikvariante in den SD4M transferieren kann. Somit wird die Umstellung relativ schnell machbar sein.“ Hauptvorteile für den Kunden werden vor allem die regelungstechnischen Verbesserungen sowie die Ethernet-basierten Bussysteme sein. 42 DER KONSTRUKTEUR 2022/09 www.derkonstrukteur.de

ANTRIEBSTECHNIK 01 Die Produktfamilie der Frequenzumrichter wächst stetig: In diesem Jahr stehen zusätzliche Baugrößen zur Verfügung Bestandskunden werden natürlich weiterhin den SD2M nutzen können – bei neuen Projekten fällt der Umstieg auf den SD4M jedoch leicht. „Leistungsseitig muss nicht viel angepasst werden“, so Ralph Sawallisch. „Der Kunde muss nur logikseitig einen etwas anderen Stecker verwenden und einige Feinheiten beachten.“ Auch der Wechsel von der SD2x- auf die SD4x-Serie fällt im Übrigen leicht: Dabei lassen sich die Parameter aus den SD2x-Geräten übernehmen. ERWEITERUNG DES DREHZAHLBEREICHES „Funktionell und regelungstechnisch bietet die SD4x-Serie dem Anwender gegenüber der Vorgängerserie SD2x nochmalige Steigerungen, zum Beispiel die Erweiterung des Drehzahlbereiches der sensorlosen Vektor-Regelung auf bis zu 240.000 Umdrehungen pro Minute“, so Ralph Sawallisch. „Erste positive Praxiserfahrungen mit geberlosen Synchronmotoren im Drehzahlbereich bis 180.000 min -1 (3.000 Hz) konnten bereits gesammelt werden.“ Zum Vergleich: Bei der Vorgängerserie SD2x lag die Grenze für einen geberlosen Betrieb bei 120.000 min -1 (2.000 Hz). Zudem hat Sieb & Meyer die bestehenden Antriebsfunktionen um eine Vektorregelung für Asynchronmotoren mit Geberrückführung ergänzt. Dadurch wurde das Einsatzspektrum der SD4x-Serie nochmals erweitert. Dank des Multi-Protokoll-Chips für die am Markt etablierten Ethernet-basierten Schnittstellen und hilfreichen Zusatzfunktionen wie eine Echtzeituhr sind die SD4x-Geräte für die Zukunft gewappnet. Obwohl die Geräte auf die zukunftsorientierten, rein digitalen Schnittstellen ausgerichtet sind, werden auch weiterhin analoge Schnittstellen für Drehzahlgeber wie Resolver und Sin/Cos 1Vss mittels Optionsboard bereitgestellt. HÖHERE PROZESSORLEISTUNG FÜR BESSERE PERFORMANCE Das zentrale Element der SD4x-Produktfamilie ist aber die deutlich verbesserte Prozessorleistung: Der neue 32-Bit-Prozessor ist bis zu fünfmal schneller und erlaubt somit eine höhere Auflösung und genauere Berechnungen. Zudem ist Sieb & Meyer von einer Festkomma- auf eine Fließkomma-Arithmetik umgestiegen, was eine flexiblere Gestaltung erlaubt. Insgesamt lassen sich mit dem neuen Prozessor-System komplexere Aufgaben schneller abarbeiten. Eine um bis 1,8-fach schnellere Berechnung auf der Hardware-Seite ermöglicht ein neuer FPGA: Er erlaubt es, komplexere Regelaufgaben abzuarbeiten. Für den Kunden bedeutet das eine signifikante Steigerung der Performance. Höhere Schaltfrequenzen und eine verbesserte Regelgüte bei nochmals gesteigerten Drehzahlen bewirken Verbesserungen im Gesamtprozess. SD4x-Geräte können dank eines integrierten Lagereglers eigenständige hochgenaue Positionierungen durchführen. Unterstützt werden nun auch PWM-Schaltfrequenzen von 24 und 32 kHz. Für eine noch feinere Modulierung des sinusförmigen www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2022/09 43