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antriebstechnik 4/2018

antriebstechnik 4/2018

Für anspruchsvolle

Für anspruchsvolle Aufgaben Kompakte Umrichter vereinfachen Installation und optimieren Betriebseigenschaften Jede große Veränderung beginnt mit dem ersten Schritt. Diesen hat Siemens nun mit der Entwicklung von Motor-Modulen im Leistungsbereich von 500 bis 630 Kilowatt getan. Diese neuen Leistungsteile Sinamics S120 Chassis-2 kündigen die neue Umrichtergeneration an und sind der Startschuss zur kompletten Gerätemodernisierung im hohen Leistungsbereich. Lesen Sie, was diese können und warum das die Lösung für anspruchsvolle Antriebsaufgaben ist. Siemens steigt mit den neuen Frequenzumrichtern Sinamics S120 Chassis-2 in den Aufbau einer neuen Gerätereihe im oberen Leistungsbereich ein, die noch besser auf die Wünsche der Anwender zugeschnitten sind als bisher. Gleichzeitig bleibt das bisherige Portfolio der Sinamics S120 Reihe verfügbar, sodass Anwender den Investitionsschutz genießen. Im ersten Schritt werden nun die neuen Umrichter im Leistungsbereich von 500 bis 630 kW auf der Hannover Messe 2018 vorgestellt. In weiteren Schritten kommen dann die neuen Geräte im Leistungsbereich von 315 bis 800 kW hinzu. Ab April 2018 werden auch die be- Manuel Huck und Doris Busse sind Produkt manager PD Large Drives bei der Siemens AG in Nürnberg währten Standardschränke Sinamics S120 Cabinet Modules mit den neuen Motor- Modulen erhältlich sein Vereinfachte Integration Auf den ersten Blick erkennt man die kompakte Baugröße der neuen Leistungsteile. Durch konstruktive Optimierungen hat es Siemens geschafft, den Footprint der neuen Geräte je nach Baugröße zwischen 30 und 60 % gegenüber den bekannten Sinamics- Geräten zu verkleinern und einheitlich im Design über den kompletten Bereich aufzubauen. Das bedeutet z. B., dass alle Anschlüsse identisch ausgeführt sind. Die Vorteile für Anwender: Einfacheres Engineering, Handhabung und vereinfachte Montage. Durch die ein fache Bestellbarkeit von Einbaukits wird der Aufbau von eigenen Schränken unterstützt. Reduzierte Derating-Faktoren sparen Kosten In die neu entwickelten Geräten der Sinamics S120 Chassis-2-Reihe wird nicht nur die neueste Halbleitergeneration eingesetzt, auch wurde besonderes Augenmerk auf Robustheit gelegt. So lässt sich das Derating halbieren und dadurch spürbar Kosten sparen, da Anwender keine unnötigen Überdimensionierungen mehr in Kauf nehmen müssen. Typischerweise kennt man das bei niedrigen Drehzahlen unter 10 Hz oder bei Applikationen mit häufig auftretenden Überlastspielen. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes der neuesten Halbleitergeneration zeigt sich bei Applikationen, die eine hohe Wechsellastfähigkeit benötigen, wie z. B. bei Zentrifugen, Prüfständen oder Pressen. Gerade bei solchen High-Performance-Applikatio- 30 antriebstechnik 4/2018

SPECIAL I HANNOVER MESSE nen kommt es physikalisch bedingt zur Alterung der Halbleiter. Durch den Einsatz der neuesten Halbleiter in Verbindung mit einer robusten Auslegung kann nun bei diesen Applikationen die Lebensdauer der Geräte erhöht werden. Kühlkonzept bringt Vorteile Die Frequenzumrichter bieten Anwendern eine weitere Reihe von Optimierungen, die sich in der Praxis als vorteilhaft erweisen. Eine Verbesserung stellt z. B. das neu entwickelte Kühlkonzept dar. Die Ge räte besitzen nun einen geschlossenen Kühlkanal. Dieser Kanal ist von der Elektronik getrennt, Schmutzverteilungen im Geräteinneren können so nahezu ausgeschlossen und ungeplante Stillstände damit vermieden werden. Auch die Gefahr des ungewollten Einbringens leitfähiger Ob jekte wie Schrauben die herabfallen und eventuell mit Strom­ tragenden Bauteilen in Berührung kommen könnten, wird dadurch ausgeschlossen. Ein weiterer Vorteil ist der reduzierte Luftstrom wodurch sich die Luftführung im Schaltschrank verein fachen lässt, was den Aufwand für Schaltschrankbauer und Anlagenbetreiber reduziert. Durch den erweiterten Temperaturbereich von – 10 bis + 60 °C sinkt auch der Aufwand für Heizung oder Klimatisierung. In Verbindung mit einem integrierten Condition Monitoring lassen sich auf diese Weise Stillstandzeiten reduzieren. Entsprechende Lüftermodelle ermitteln anhand von Parametern wie Strom, Drehzahl, Temperatur die theoretische Lüfterlebensdauer. Anders als bisher, wo Lüfter nach einer vorgegebenen Betriebsstundenzahl getauscht werden sollten, kennen Anwender nun die Restlebensdauer des drehzahlgeregelten Lüfters und können künftig das Gerät zustandsorientiert instand halten. Die in den Sinamics S120 Chassis-2 integrierten, drehzahlveränderbaren Lüfter steigern nicht nur die Energieeffizienz, auch die Lebensdauer des Lüfters selbst wird verdreifacht. Die Lüftereinheit ist in einer Schublade montiert, durch Lösen von nur zwei Schrauben lässt sie sich in weniger als zwei Minuten tauschen. Doppelte Pulsfrequenz 01 Siemens stellt die ersten Geräte der Frequenzumrichtergeneration Sinamics S120 Innovation vor 02 Die Lüftereinheit ist in einer Schublade montiert, durch Lösen von nur zwei Schrauben lässt sie sich in weniger als zwei Minuten tauschen Die neuen Geräte takten mit doppelter Pulsfrequenz, was positive Auswirkungen auf den Antriebsstrang hat. Durch eine höhere Pulsfrequenz können höhere Ausgangsfrequenzen und somit höhere Motordrehzahlen bedient werden. Trotz Verdoppelung der Taktfrequenz hat Siemens es geschafft, den Wirkungsgrad der Motor- Module bei dem jetzt schon hohen Wirkungsgrad von über 98 % zu halten. Die Stromaufnahme im Motor sinkt spürbar – die Wicklungstemperatur steigt weniger an, was in einer Erhöhung der Energieeffizienz von bis zu 10 % resultiert und so die Öko bilanz des gesamten Antriebsstrangs positiv beeinflusst. Das Gerät kann ein erweitertes Spektrum von Applikationen kostengünstiger und einfacher bedienen. Fertig für die Digitalisierung Die Zielsetzung von Siemens: Neben hoher Langlebigkeit auch zukunftssichere Frequenzumrichter zu entwickeln. Im ersten Entwicklungsschritt ist eine Condition-Monitoring-Funktion für den Lüfter integriert. Der Anwender hat so die Möglichkeit, das einzige Verschleißteil des Umrichters wirklich bedarfsgerecht zu tauschen und damit unnötige Stillstandzeiten zu vermeiden. Die neuen Leistungsteile zeichnen sich also nicht durch eine Menge technischer Verbesse­ 01 02 Wir haben unsere Kunden gefragt, was können wir verbessern. Das Ergebnis: Ein zuverlässiges Produkt, einfach handhabbar und flexibel an die Marktanforderungen angepasst. Manuel Huck rungen aus, sondern sind bereits standardmäßig „ready for digitalization“. Die Sinamics 120 Chassis-2-Leistungs teile sind zu den bekannten Siemens-Frequenzumrichterreihen kompatibel und können einfach in bestehende Masterdrives- oder Sinamics-Anlagen integriert werden. So können z. B. auch Anlagen, die seit 25 Jahren in Betrieb sind, einfach sich ändernden Anforderungen angepasst werden. In der Praxis bedeutet das, dass sie ohne Mehraufwände in den gleichen Zwischenkreisverbund integriert werden können. Aber nicht nur bei den Chassis, auch bei den standardisierten Sinamics S120 Cabinet-Modulen-2 wird die Funktionskompatibilität zur Verfügung stehen. Alt und neu lässt sich auf diese Weise bei beiden Ausführungen einfach miteinander kombinieren. www.siemens.de antriebstechnik 4/2018 31