Der Beginn einer neuen Antriebsgeneration
Die Frequenzumrichter-Produktfamilie SD4x
Die Spezialgebiete von SIEB & MEYER sind Frequenzumrichter für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen sowie Servoverstärker für hochdynamische Bewegungsachsen. Auf Basis der neuen Entwicklungsplattform SD4x stellt das Lüneburger Unternehmen die neuen Produktfamilien SD4S und SD4M vor, die in jeder Hinsicht zukunftsfähig sind. Die Geräte unterstützen neue Schnittstellen und bieten eine Reihe zusätzlicher Funktionen. Anwender werden von höheren Drehzahlen und einer deutlich verbesserten Performance profitieren. Zusätzlich hat SIEB & MEYER die zur Verfügung stehende Prozessorperformance für neue Regelungsfunktionen genutzt. So ist es nun möglich, Synchronmotoren mit „vergrabenen“ Magneten, auch Interior Permanent Magnet Motor (IPM) genannt, optimal zu betreiben. Das bei diesen Motoren zusätzlich zur Verfügung stehende Reluktanzmoment wird dabei arbeitspunktabhängig in Echtzeit optimiert.
IPM: Viele Vorteile, mehr Abhängigkeiten
Im Gegensatz zum SPM-Motor (Surface Permanent Magnet Motor), bei dem die Permanentmagnete auf der Rotoroberfläche montiert sind, werden beim permanenterregten IPM-Synchronmotor die Magnete im Rotor integriert bzw. im Rotorblechpaket eingebettet/vergraben.Der IPM-Motor erreicht topologiebedingt – verglichen mit dem SPM-Motor – deutlich höhere Motorinduktivitäten, was für den Betrieb an modernen Frequenzumrichtern sehr vorteilhaft ist. Aufgrund der höheren Motorinduktivität lässt sich über den Frequenzumrichter auch der in vielen Applikationen erforderliche Feldschwächbereich besser darstellen (Drehzahlbereich an maximal verfügbarer Spannung). Zudem werden umrichterbedingte Zusatzverluste in den Magneten stark reduziert, was in einem kühleren Rotor und einem erhöhten Wirkungsgrad resultiert. Allerdings erfordert der IPM-Motor gegenüber dem SPM-Motor regelungstechnisch deutlich mehr Aufwand im Frequenzumrichter. Die vielen Abhängigkeiten des IPM-Motors können nur dann optimal geregelt und ausgenutzt werden, wenn vom Motorhersteller exzellente betriebspunktabhängige Motordaten vorliegen. Denn Fehler in den Motordaten sind aufgrund der vielfältigen Abhängigkeiten der einzelnen Parameter voneinander ansonsten nicht oder fast nicht identifizierbar.
Bild: ATE Antriebstechnik und Entwicklungs GmbH & Co. KG
Umrichterbaureihe SD4S bietet optimale Voraussetzungen
Um den IPM-Motor optimal zu regeln, bedarf es einer ausgeklügelten Strategie, die folgende Anforderungen berücksichtigt:
- Der Stromwinkel muss in Abhängigkeit des Betriebspunktes optimal in die Maschine eingeprägt werden – nur so lässt sich in jedem Betriebspunkt das maximal mögliche Drehmoment herausholen
- Es muss die Abhängigkeit der Motorinduktivität von Strom und Frequenz bedacht werden. Nur so lässt sich der Wirkungsgrad optimieren, Fehlwinkel sowie unnötige Verlustleistungen werden vermieden.
Die neue Umrichterbaureihe SD4S von SIEB & MEYER kann dies leisten: Die beschriebenen Abhängigkeiten werden durch spezielle Regelstrukturen genau erfasst und im jeweiligen Arbeitspunkt optimal geregelt, sodass sich immer das optimale Moment bei gleichzeitig geringstem Motorstrom ergibt (MTPA = Maximum Torque per Ampere). Die Verluste im Motor und Umrichter werden minimiert, was die Energiebilanz verbessert, Magnetmaterialeinsatz reduziert und zudem nennenswerte CO2-Reduzierungen mit sich bringt. Die Bedien- und Parametriersoftware drivemaster4 – Schaltzentrale der Frequenzumrichter-Familie – ermöglicht alle erwähnten Einstellungen für den optimalen Betrieb des IPM-Motors.
„Für uns als Motorenhersteller sind neue Reglerstrukturen, wie die von SIEB & MEYER, der nächste unverzichtbare Technologieschritt in Richtung Zukunft“
Walter Schierl, Entwicklungsleiter bei der ATE Antriebstechnik und Entwicklungs GmbH & Co. KG
SIEB & MEYER AG
Auf dem Schmaarkamp 21
21339 Lüneburg
Tel. +49 4131203-1304
Fax +49 4131203-2000
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