antriebstechnik 7/2018

ELEKTROMOTOREN
Power to
Drive
Die neue Betriebselektronik
für BLDC-Motoren
Mit der leistungsstarken
Betriebselektronik Variotronic
VTD-K4 bietet Ebm-Papst Kunden
die Möglichkeit, BLDC-Motoren mit
einem eigenen externen Regler zu
betreiben. Diese ist funktional
identisch zum integrierten
Elektronik-Modul K4. Welche
Vorteile sie darüber hinaus bietet,
erfahren Sie in diesem Artikel.
Patrick Schumacher ist Leiter Produktmanagement
Industrial Drive Technology bei der Ebm-Papst
St. Georgen GmbH & Co. KG in St. Georgen
D
as Elektronik-Modul K4 ist mit den
Motoren der Baureihe ECI 63.xx-K4
(BLDC-Innenläufermotor im Leistungsbereich
von 150 bis 400 W) und VDC 49.15-
K4 (BLDC-Außenläufermotor im Leistungsbereich
von 100 bis 150 W) bereits in vielen
Applikationen im Einsatz. Die deutliche
Erhöhung der möglichen Motorabgabeleistung
bis zu 1 000 und 4 800 W Spitzenleistung
lässt den Betrieb des neuen BLDC-
Innenläufermotors ECI 80.xx (bis zu 754 W
Dauerleistung) zu. Darüber hinaus können
jetzt alle BLDC-Motoren von Ebm-Papst
(Innen- und Außenläufermotoren in Schutzkleinspannung)
betrieben werden.
Die Inbetriebnahme und Ansteuerung im
Betrieb (z. B. mittels einer SPS) ist identisch,
egal ob der Regler im Motor integriert oder
als externer Regler ausgeführt ist. Der 4Q-
Regler erlaubt Positionsregelung; alternativ
ist auch eine Drehzahl- oder Drehmomentregelung
möglich. Vier digitale Eingänge
erlauben das Ansteuern des Reglers. Hervorzuheben
ist, dass zwei der digitalen Eingänge
parametrierbar sind. Über einen zusätzlichen
analogen Eingang kann ein 0 bis
10 V Sollwertsignal vorgegeben werden.
Zur weiteren Ausstattung gehören drei
digitale Ausgänge. Über diese können
bspw. Drehzahl-Istwerte oder Fehlermeldungen
digital ausgegeben werden und die
Statusanzeige erfolgt optisch durch eine
LED. Eine große Zahl von Schutzfunktionen
ist ebenfalls implementiert. Kodierte Stecker
ermöglichen eine schnelle und zuverlässige
Inbetriebnahme.
Einfacher, störungsfreier Betrieb
Der Profilgenerator erzeugt lineare Fahrprofile
und stellt sicher, dass Bewegungsprofile
so ausgeführt werden, wie sie der Anwender
benötigt. Eine integrierte Encoder-Teilerfunktion
ermöglicht die Anpassung von
Encoder-Signalen des Motors in eine von
der übergeordneten Steuerung einlesbare
Form. Ein integrierter Ballastcontroller
schützt den Antrieb im generatorischen Betrieb
vor Beschädigungen und verhindert
das Rückspeisen. Die Ballastschaltung ist im
Regler ausgeführt, der notwendige Ballastwiderstand
ist am Regler extern anzuschließen.
Ein digitaler Eingang kann zur Drehzahlvorgabe
als PWM-Eingang (Pulsweitenmodulation)
verwendet werden.
Der Regler bietet mehrere Kommutierungsarten.
Motoren können block- oder
sinusförmig betrieben werden. Mit der feldorientierten
Regelung wird das Antriebssystem
maximal energieeffizient. In die einzelnen
Motorphasen wird zu jedem Zeitpunkt
der ideale Strom eingeprägt, dieser wird
vollständig zur Drehmomentbildung verwendet.
Im System wird ein optimaler Wirkungsgrad
sichergestellt, die Blindleistung
wird auf ein Minimum reduziert. Die Rotor-
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