Drehstrom-Asynchronmotoren energieeffizient · PDF fileder Motor schnell wieder einsatzbereit....
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Antriebs- & Schalttechnik Heft 7/2010• In Zusammenarbeit mit der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin (HTW) [1] und Prof. Dr.-Ing. Norbert Klaes entwickelte MK-Regler [2] den Motorkon- troller. Dieser Regler ist speziell für Dreh- strom-Asynchronmotoren ausgelegt, die mit 380 V bis 420 V betrieben werden. Ziel der Entwicklung war es Energie so effektiv wie möglich einzusetzen und durch den geringeren CO 2 -Ausstoß einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten. Die Funktionsweise des Reglers basiert auf dem bekannten und bewährten Ver- fahren der Phasenanschnittsteuerung. Neu ist jedoch eine automatische Laster- kennung, die zur Spannungsregelung herangezogen wird. Hierbei ermittelt eine Stromüberwachung die tatsächlich anlie- gende Last. Sinkt die Lastbeaufschla- gung, reduziert der Motorkontroller die Versorgungsspannung und damit den Energieverbrauch des Antriebs. Immer dann, wenn der Motor im Teillastbetrieb gefahren wird, lassen sich so erhebliche Einsparungen erzielen. Wirk-, Schein- und Blindleistung reduzieren sich dabei gleichermaßen, sodass der geregelte Mo- tor weniger Wärme und Vibrationen ent- wickelt. Der neue Reglertyp ermöglicht einen energieeffizienten Betrieb des Mo- tors, ohne seine Drehzahl zu senken. Wei- terhin fungiert der Motorkontroller als Sanftanläufer (Bild 1). Kurz vom Netz, durch schnelle Montage Der Motorkontroller ist so konstruiert, dass er sich durchschnittlich in weniger als 60 min installieren lässt. Dadurch ist der Motor schnell wieder einsatzbereit. Dafür sind im Wesentlichen durchdachte Anschlusskomponenten und eine Rege- lung, die nur wenige Parameter benötigt, verantwortlich. Beim Anschluss des Reg- lers reduziert eine integrierte Kunden- schnittstelle mit Power Cage Clamp-An- schluss den Aufwand für die Verdrah- tung. Vorinstallierte 2-Leiter-Durch- gangsklemmen von Wago [3] fixieren mittels patentierter Anschlusstechnik den Leiter nur durch eine halbe Drehung des Betätigungswerkzeugs. Ein Feststellme- chanismus an der Klemme hält die Kon- taktstelle geöffnet, sodass der etwas un- handliche Querschnitt bequem posi- tioniert werden kann. Ein Weiterdrehen in gleicher Richtung löst die Arretierung der Feder wieder und kontaktiert den Leiter sicher. (Bild 2) Durch das Federanschlusssystem ist der Kontakt- druck unabhängig vom Bediener und wartungsfrei – ganz ohne Drehmoment- schlüssel. Da der Drehstrom-Asynchronmotor nicht gegen eine abgelegte Kennlinie ge- regelt, sondern adaptiv im energetisch optimalen Punkt betrieben wird, entfällt eine aufwendige Parametrierung. Zur In- betriebnahme sind nur der Nennstrom und die Nennleistung des Motors einzu- geben. Der Motorkontroller führt dem Motor nur die Leistung zu, die notwendig ist, um die mechanische Lastanforderung des Prozesses zu bewältigen. „Die einge- 2 Renate Klebe-Klingemann ist in der Technischen Redaktion bei der Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG in Minden tätig. E-Mail: [email protected] Drehstrom-Asynchronmotoren energieeffizient betreiben Ein neuer Reglertyp von MK-Regler reduziert den Energieeinsatz und damit die Betriebskosten von Drehstrom-Asynchronmotoren sowie die CO 2 -Belastung der Umwelt. Das Konzept beruht auf dem Prinzip der Phasenanschnittsteuerung, wobei die Motorspannung automatisch in Abhängigkeit der tatsächlichen Last geregelt wird. Für eine einfache Integration des Reglers in bestehende Antriebssteuerungen, hat er eine Kundenschnittstelle mit Federklemmanschlüssen von Wago. Renate Klebe-Klingemann Bild 1. Der Motorkontroller von MK-Regler spart Energie und lässt sich, dank Federklemmanschlüssen von Wago, leicht in Antriebssteuerungen integrieren Bild 2. Ein Feststellmechanismus an der Klemme hält die Kontaktstelle geöffnet, sodass der etwas unhandliche Querschnitt bequem positioniert werden kann
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Antriebs- & Schalttechnik
Heft 7/2010•
In Zusammenarbeit mit der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin (HTW) [1] und Prof. Dr.-Ing. Norbert Klaes entwickelte MK-Regler [2] den Motorkon-troller. Dieser Regler ist speziell für Dreh-
strom-Asynchronmotoren ausgelegt, die mit 380 V bis 420 V betrieben werden. Ziel der Entwicklung war es Energie so effektiv wie möglich einzusetzen und durch den geringeren CO2-Ausstoß einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten.
Die Funktionsweise des Reglers basiert auf dem bekannten und bewährten Ver-fahren der Phasenanschnittsteuerung. Neu ist jedoch eine automatische Laster-kennung, die zur Spannungsregelung herangezogen wird. Hierbei ermittelt eine Stromüberwachung die tatsächlich anlie-gende Last. Sinkt die Lastbeaufschla-gung, reduziert der Motorkontroller die Versorgungsspannung und damit den Energieverbrauch des Antriebs. Immer dann, wenn der Motor im Teillastbetrieb gefahren wird, lassen sich so erhebliche Einsparungen erzielen. Wirk-, Schein- und Blindleistung reduzieren sich dabei gleichermaßen, sodass der ge regelte Mo-tor weniger Wärme und Vibrationen ent-wickelt. Der neue Reglertyp ermöglicht einen energieeffi zienten Betrieb des Mo-tors, ohne seine Drehzahl zu senken. Wei-terhin fungiert der Motorkontroller als Sanftanläufer (Bild 1).
Kurz vom Netz, durch schnelle Montage
Der Motorkontroller ist so konstruiert, dass er sich durchschnittlich in weniger als 60 min installieren lässt. Dadurch ist der Motor schnell wieder einsatzbereit. Dafür sind im Wesent lichen durchdachte Anschlusskomponenten und eine Rege-lung, die nur wenige Parameter benötigt, verantwortlich. Beim Anschluss des Reg-lers reduziert eine integrierte Kunden-schnittstelle mit Power Cage Clamp-An-schluss den Aufwand für die Verdrah-tung. Vorinstallierte 2-Leiter-Durch-gangsklemmen von Wago [3] fi xieren
mittels patentierter Anschlusstechnik den Leiter nur durch eine halbe Drehung des Betätigungswerkzeugs. Ein Feststellme-chanismus an der Klemme hält die Kon-taktstelle geöffnet, sodass der etwas un-handliche Querschnitt bequem posi-tioniert werden kann. Ein Weiterdrehen in gleicher Richtung löst die Arretierung
der Feder wieder und kontaktiert den Leiter sicher. (Bild 2) Durch das Federanschlusssystem ist der Kontakt-druck unabhängig vom Bediener und wartungsfrei – ganz ohne Drehmoment-schlüssel.
Da der Drehstrom-Asynchronmotor nicht gegen eine abgelegte Kennlinie ge-regelt, sondern adaptiv im energetisch optimalen Punkt betrieben wird, entfällt eine aufwendige Parametrierung. Zur In-betriebnahme sind nur der Nennstrom und die Nennleistung des Motors einzu-geben. Der Motorkontroller führt dem Motor nur die Leistung zu, die notwendig ist, um die mechanische Lastanforderung des Prozesses zu bewältigen. „Die einge-
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Renate Klebe-Klingemann ist in der Technischen Redaktion bei der Wago
Kontakttechnik GmbH & Co. KG in Minden tätig.
E-Mail: [email protected]
Drehstrom-Asynchronmotoren energieeffizient betreiben
Ein neuer Reglertyp von MK-Regler reduziert den Energieeinsatz und damit die Betriebskosten von Drehstrom-Asynchronmotoren sowie die CO2-Belastung der Umwelt. Das Konzept beruht auf dem Prinzip der Phasenanschnittsteuerung, wobei die Motorspannung automatisch in Abhängigkeit der tatsächlichen Last geregelt wird. Für eine einfache Integration des Reglers in bestehende Antriebssteuerungen, hat er eine Kundenschnittstelle mit Federklemmanschlüssen von Wago.
Renate Klebe-Klingemann
Bild 1. Der Motorkontroller von MK-Regler spart Energie und lässt sich, dank Federklemman schlüssen von Wago, leicht in Antriebssteu erungen integrieren
Bild 2. Ein Feststellmechanismus an der Klemme hält die Kontaktstelle geöffnet, sodass der etwas unhandliche Querschnitt bequem positioniert werden kann
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Antriebs- & Schalttechnik
speiste elektrische Energie wird auf die abgenommene mechanische Energie ver-mindert“, erklärt Bernd Nitz, Geschäfts-führer der MK-Regler (Bild 3). Entspre-chend dem anliegenden Lastfall regelt der Motorkontroller auf die energetisch optimale Wirkleistung. Dabei steht für MK-Regler die energetische Optimierung während des Betriebes im Vordergrund und nicht so sehr die des Motoranlaufs. Die einhergehende Minimierung der Blindstromanteile lässt eine sonst gege-benenfalls erforderliche Blindstromkom-pensationsanlage entfallen bzw. kann diese kleiner ausgelegt werden.
Zwei Typen für verschiedene Einsätze
Es sind zwei Regler-Typen für die Nennleistungsbereiche 22 kWmech bis 45 kWmech und 55 kWmech bis 75 kW-mech verfügbar. Der Motorkontroller wird in einem Schaltschrank komplett verdrahtet geliefert. Die elektrischen Anschlüsse führen Reihenklemmen aus der Serie Power Cage Clamp von Wago zur kundenseitigen Verdrahtung nach außen (Bild 4). Die Entscheidung für die Federklemmen von Wago traf MK-Reg-ler gemeinsam mit dem Partner Britze Elektronik [4], der die Hardware fertigt. „Im rauen Industrieumfeld ist die Feder-klemmanschlusstechnik von Wago un-schlagbar, weil sie wartungsfrei und einfach zu handhaben ist“, argumentiert B. Nitz.
Der Regler eignet sich sowohl für Mo-toren mit Direktstart als auch im Stern-/
Dreieckanlauf. Sind Direktstarter im Einsatz wird der Motorkontroller ein-fach direkt in die Zuleitung zum Motor inte griert. Bei Motoren die im Stern-/Dreieckanlauf betrieben werden, muss man die Stern-/Dreieck-Schaltung nicht entfernen – der Motorkontroller wird vor der Schaltung installiert. Ist ein Sanftanläufer vorhanden, lässt sich die-ser durch den Motorkontroller ersetzen. „Der Anschluss des Motorkontrollers er-folgt über Leitungen mit Industriestan-dard, Entstörungsmaßnahmen, wie ge-schirmte Leitungen, sind nicht erforder-lich“, ergänzt Nikolaj Genge, bei MK-Regler verantwortlich für das Marke-ting.
ResümeeDer Motorkontroller ist eine attraktive
Alternative zu Frequenzumrichtern, wenn die Leistung nicht über die Drehzahl ge-regelt werden soll oder Entstörungsmaß-nahmen problematisch sind. Er wird in einem Schaltschrank verdrahtet geliefert und bietet einen anwenderfreundlichen, elektrischen Anschluss mit Power Cage Clamp-Reihenklemmen. Um den Regelal-gorithmus zu parametrieren, sind nur wenige Daten nötig. „An die 15 Mio. Motoren allein in Deutschland haben das Potenzial mit dem Motorkontroller nach-gerüstet zu werden und dadurch be-trächtliche Energie einzusparen“, schätzt N. Genge das Marktpotenztial ein. Ein-sparungen, die die Betriebskosten senken und gleichzeitig einen sinnvollen Beitrag zum Umweltschutz leisten.
Literatur[1] Hochschule für Technik und Wirtschaft in Ber-
lin (HTW): www.htw-berlin.de/[2] MK-Regler GmbH, Berlin: www.mk-regler.com[3] Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG, Min-
den: www.wago.de[4] Britze Elektronik und Gerätebau GmbH, Berlin:
www.britze-elektronik.de n
Bild 3. „Bei Vernachlässigung der Oberwellenproblematik und der Einhaltung aller relevanter Normen erreicht der Motorkontroller de-facto Stelltrafoqualität“, umschreibt B. Nitz, Geschäftsführer von MK-Regler, die Qualität des Reglers
Bild 4. Die elektrischen Anschlüsse sind über Reihenklemmen aus der Serie Power Cage Clamp von Wago nach außen geführt
