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Bilder: Vacon
Intelligent kombiniert
Frequenzumrichter plus Bypass statt Softstarter
Für eine Anwendung, bei der zwei Ventilatoren
im Parallelbetrieb im Bereich über
20 kW durch Generator gespeist werden,
stellt sich die Frage, ob die bisherige Kombination
Antrieb mit veraltetem Softstarter
nicht besser entweder durch Frequenzumrichter
angesteuert oder schlicht mit neuen
Softstartern ausgerüstet wird. Ein Faktor:
Um die Anlaufströme zu puffern, ist der
Generator auf die doppelte Leistung der
Antriebe ausgelegt, was gerade so ausreicht.
Dafür ist er aber nach Hochlauf nur zur
Hälfte ausgelastet, sprich für den Dauerbetrieb
überdimensioniert. Der Beitrag
zeigt mögliche Umsetzungsalternativen für
eine solche Anwendung.
„Da Softstarter die Spannung des Netzes
bei Beibehaltung der Netzfrequenz beim
Startvorgang verringern, wird das mögliche
Motor-Drehmoment für den Anlauf
deutlich reduziert“, erklärt Mathias Mießner,
Vertriebsassistent bei Vacon in Essen.
„Daher ist der Einsatz eines Softstarters eigentlich
nur für Applikationen sinnvoll, wo
die anzutreibende Last einen Momentenverlauf
vom Typ ,quadratisches Gegenmoment‘
aufweist.“ Das trifft für Ventilatoren
zu, also wäre der Einsatz von Softstartern
hier prinzipiell schon sinnvoll. Erfahrungsgemäß
muss jedoch die Stromgrenze bei
Softstartern mindestens auf den drei fachen
Motornennstrom eingestellt werden, damit
der Motor in akzeptabel kurzer Zeit und
ohne Auslösung des thermischen Motorschutzes
auf Drehzahl kommt.
Der Frequenzumrichter hat hier deutliche
Vorteile, da er mit einer Strombegrenzung
auf etwa 110 % des Motornennstro-
mes ein vergleichbar gutes oder sogar besseres
Hochlaufverhalten hat. Die Belastung
des Stromaggregates durch den Umrichter
durch den Anlaufstrom ist also deutlich geringer
beim FU-Einsatz. Allerdings belastet
der Umrichter, bauartbedingt, das Aggregat
durch seine nichtsinusförmigen
Ströme stärker als der Softstarter, was in
Summe aber immer noch schonender für
den Generator sein dürfte.
Während das Aggregat aktuell auf etwa
doppelte Leistung ausgelegt ist, müsste es
beim FU-Einsatz nur noch rund 20 % über
der Nennleistung liegen. Da der FU aber
nach dem Hochlauf deutlich größere Verluste
als der Softstarter hat (etwa 3 %), die
sich je nach Zeitanteilen im Dauerbetrieb
schon kostenmäßig auswirken können,
und da er auch von EMV-Gesichtspunkten
her stärker stört als eine Softstarter-Lösung,
empfiehlt es sich, Frequenzumrichter nur
als Hochlaufhilfe einzusetzen. Der Umrichter
wird nach dem Hochlauf über eine
Bypassschaltung überbrückt. „Für den
grundsätzlichen Aufbau unseres Lösungsvorschlages
gibt es einen Steuerungsplan“,
kommentiert Mathias Mießner. „Wir würden
die Lösung in Kombination mit unserer
für diesen Einsatz geeigneten Umrichterfamilie
Vacon 100 HVAC angehen.“
Vacon hat genau für solche Applikationen,
wo der Motor ganz ohne Stromspitzen
beim Umschalten vom FU zum Netz und
wieder zurück übergeben werden muss, eine
eigene Applikation für die Highend-
Umrichter-Baureihe NXP entwickelt, wo
durch Messung der Netzspannung der
Umrichter den Netz-Phasenwinkel kennt
und die Steuerung der Umschaltschütze in
geeigneter Weise vornimmt. Das dürfte bei
diesem Leistungsbereich und der genannten
Anwendung aus Kostengründen allerdings
nicht in Frage kommen, die NXP-FU
sind eher für größere Antriebslösungen eine
dann wirtschaftliche Option. (uns) n
infoDIREKT
www.all-electronics.de 250ejl0211
Vacon 100 HVAC: Mit 15 Typen in vier
Baugrößen wird der Nennstrombereich
von 3 bis 105 A abgedeckt. Die Umrichter
sind in den Schutzarten IP 21 und 54
lieferbar und für Drehstrom-Anschlussspannungen
von 380 bis 480 V ausgelegt.
www.elektronikjournal.com elektronikJOURNAL 02/2011 75