antriebstechnik 9/2017

UMRICHTERTECHNIK
füllt sind, kann es aufgrund der Verbindung
der beiden Motoren durch eine
starre Achse zu einer unterschiedlichen
mechanischen und elektrischen Belastung
der Antriebe kommen. Hierdurch wird
ein Motor generatorisch und der zweite
noch stärker belastet. Diese ungleiche
Lastenverteilung führt auf Dauer zu erhöhtem
Verschleiß bis hin zum Motorausfall
durch Überlast.
Droop-Funktion sorgt
für Lastenausgleich
Um für einen Lastenausgleich zu sorgen,
rüstete Gormanns beide Motoren mit
einem Frequenzumrichter mit Droop-
Funktion aus. Die Wahl fiel dabei auf Geräte
vom Typ Power XL DA1 von Eaton. Der
kurzschlusssichere DA1 wurde speziell für
Anwendungen in der Fördertechnik entwickelt
und besitzt ein hohes Startmoment im
leistungsstarken Vektormodus (150 % bei
Überlast, 200 % beim Start und Drehzahl 0).
Der Frequenzumrichter zeichnet sich
zudem durch sichere Betriebszustände mit
STO-Funktion (Safe Torque Off) aus und
lässt sich flexibel an die Anforderungen der
zukünftigen Betreiber anpassen.
Die Droop-Funktion wurde entwickelt,
um die Last auf die Antriebe ohne eine zusätzliche
elektrische Verbindung in jedem
Betriebspunkt gleichmäßig aufteilen zu
können. In Fällen, in denen wie bei Gormanns
drehzahlgeregelte Antriebe durch
Formschluss miteinander verbunden sind,
übernimmt der jeweils schnellste Antrieb
die Last und zieht die anderen Antriebe mit,
die dann weniger, im Extremfall gar nicht,
belastet werden. Um diesem Effekt entgegenzuwirken,
wird der Drehzahlsollwert belastungsabhängig
korrigiert. Dazu reduziert
die Droop-Funktion bei einer Lasterhöhung
den resultierenden Drehzahlsollwert (= vorgegebener
Sollwert - Drehzahlreduzierung).
Dadurch fällt der schnellste Antrieb in der
Drehzahl zurück und die anderen am System
beteiligten Antriebe übernehmen automatisch
mehr Last. „Die beiden Frequenzumrichter
regeln sich dabei allein über
die Stromaufnahme ein. Eine anderweitige
Kommunikation ist untereinander nicht
erforderlich“, erklärt Gormanns.
Die Parameter der Droop-Funktion der
Frequenzumrichter sind werkseitig bereits
eingestellt. Basis dafür sind Erfahrungswerte,
mit denen sich in den meisten Fällen
gute Ergebnisse erzielen lassen. Dies galt
auch für diese Anlage. „Wir kamen mit den
werksseitigen Einstellungen perfekt zurecht“,
bestätigt der Schaltanlagenbauer.
Smartwire-DT reduziert
Verkabelungsaufwand
01 Mit der Droop-Funktion des Power XL DA1
lässt sich die Last der beiden Antriebe in
jedem Betriebspunkt gleichmäßig aufteilen
02 Die Motorstarterkombinationen sind
über Smartwire-DT und ein Profinet-Gateway
mit der Steuerung verbunden
Zusätzlich zu den Elevatorantrieben kommen
in der Getreideförderanlage 52 weitere
Antriebe zum Einsatz. Vier Motoren mit
Leistungen von 15 und 30 kW dienen zur
Auslagerung der eingelagerten Waren. Sie
werden ebenfalls über DA1-Frequenzumrichter
geregelt. Auf diese Weise kann die
Geschwindigkeit des Motors bestimmt werden
und damit letztendlich die auszutragende
Menge. Das Schalten und Schützen
der anderen 48 Antriebe übernehmen Motorstarterkombinationen,
die sich aus Motorschutzschaltern,
Schützen und elektrischen
Verbindern aus Eatons Standardsortiment
zusammensetzen. Gormanns entschied sich
für PKZ-Motorschutzschalter, die auf die
Schützreihe DIL abgestimmt sind. Diese
schalten in der Förderanlage die Antriebe
mit Betriebsströmen zwischen 3 und 10 A.
Die Frequenzumrichter und alle Motorstarterkombinationen
sind über das intelligente
Verdrahtungssystem Smartwire-DT
vernetzt. Dabei versorgt das System die
einzelnen Teilnehmer mit Strom und
übernimmt gleichzeitig die Datenkommunikation.
Auf diese Weise können alle Teilnehmer
des Smartwire-DT-Stranges miteinander
kommunizieren. Das System lässt
sich mithilfe von Gateways an alle gängigen
Feldbussysteme anbinden: CANopen, Profibus,
Ethernet/IP, Modbus TCP, Profinet,
Powerlink, Ethercat sowie Sercos III. Gormanns
wählte im vorliegenden Fall Profinet
für die Kommunikation der zentralen
SPS mit dem Eaton-Gateway und zwei
weiteren Feldern. „Mit Smartwire-DT können
wir den Verdrahtungsaufwand reduzieren.
Das spart nicht nur meterweise
Kabel, sondern auch viel Zeit. Was früher
Wochen dauerte, ist jetzt in ein paar Tagen
erledigt“, so Gormanns.
Leistung durch Lastenausgleich
Der Frequenzumrichter DA1 von Eaton
sorgt aufgrund der Droop-Funktion nicht
nur für einen effektiven Lastausgleich der
Elevatorantriebe. Er stellt auch eine verlässliche
Funktion der Motoren sicher, die
damit beide jederzeit ihre volle Leistung
ausspielen können. Zudem schont der
DA1 durch einen sanften Start/Stopp die
Mechanik des Elevators und erlaubt die
einfache Anpassung der Fördermenge über
die Regelung der Drehzahl. Und nicht zuletzt
verhindert der Frequenzumrichter
Stromspitzen beim Anfahren der Förderanlage
nach einem Stillstand und senkt damit
die Stromkosten spürbar.
Der Einsatz von Smartwire-DT reduziert
den Verdrahtungsaufwand, beschleunigt
die Inbetriebnahme und sorgt im laufenden
Betrieb für mehr Transparenz.
Fotos: Gormanns und Eaton
www.eaton.de
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