Diese Motoren schaffen Ausgangsfrequenzen bis 2000 Hertz

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Für Anwendungen, in denen Ausgangfrequenzen von über 2000 Hertz gefordert sind, bietet KEB Automation die „High Speed Drives“. In Kombination mit den Combiline-Z2-Sinusfiltern werden Motoren bei hohen Drehzahlen geschützt sowie der Systemwirkungsgrad erhöht.

In Hochgeschwindigkeitsapplikation – wie etwa Bearbeitungsspindeln, Turbogebläse oder -kompressoren, Gasturbinen, Expander, Vakuumpumpen und viele weitere Anwendungen – müssen Motoren 100.000 Umdrehungen pro Minute oder mehr erbringen. Durch die neuen High Speed Drives von KEB Automation lässt sich dies effizient realisieren. Mit einer Leistung bis 450 Kilowatt und Schaltfrequenzen von zwei bis 16 Kilohertz sind die robusten und besonders kompakten Umrichter für anspruchsvolle Anwendungsbereiche optimiert.

„Die High Speed Drives ermöglichen hohe Ausgangsfrequenzen von bis zu 2000 Hertz. Durch eine spezielle 3C3-Beschichtung der Platine sind die Geräte für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel in Kläranlagen, ausgelegt“, sagt Fabian Fischer, Teamleiter Applikationsvertrieb bei KEB Automation. „Zudem sind flüssigkeits- und luftgekühlte Versionen des Umrichters verfügbar. Damit können wir uns den individuellen Bedürfnissen unserer Kunden flexibel anpassen.“

Kompakte Motoren in flüssigkeitsgekühlter Variante

Die flüssigkeitsgekühlte Variante des Drives zeichne sich darüber hinaus durch eine hohe Eintrittstemperatur von 55 Grad Celsius und einer platzsparenden Bauweise aus. Genauso wie die luftgekühlte Variante bietet sie weiterhin die Möglichkeit, Magnet-Lager-Steuerungen über die Zwischenkreisspannung zu versorgen. Dadurch werden die empfindlichen Magnetlager auch im Falle eines Spannungseinbruchs wirkungsvoll geschützt. Die geberlose Drehzahlregelung steht für alle heutigen Highspeed-Motorarten zur Verfügung – von IPM und PM bis hin zu Asynchron- oder Synchronreluktanzmotoren.

Filtertechnologie für High-Speed-Anwendungen

In Kombination mit den Combiline-Z2-Sinusfiltern profitieren Anwender von einer leistungsfähigen Systemlösung mit aufeinander abgestimmten Komponenten. Die Ausgangsfilter bestehen aus einer Motordrossel und einem Kondensator und sind durch das Baukastenprinzip flexibel an verschiedene Anwendungen anpassbar. „Für Motoren, die weniger empfindlich sind, ist die Motordrossel separat erhältlich. Auch bei der Montage der Filter im Schaltschrank haben Maschinen- und Anlagenbauer einen hohen Freiheitsgrad“, sagt Fischer. Die High-Speed-Filter der Z2-Serie weisen einen Wirkungsgrad von mehr als 99,9 Prozent auf und verringern die oberwellenbehafteten Verluste im Motor in erheblichem Maße. Nicht zuletzt wird das EMV-Verhalten des Gesamtantriebs durch die Filter verbessert und Leitungslängen von über 100 Metern werden ermöglicht. „Im Vergleich zu Multilevel-Umrichtern erreichen unsere Kunden mit dem System bestehend aus 2-Level-Drive Controller und Sinusfilter einen höheren Systemwirkungsgrad bei vergleichbaren oder sogar niedrigeren Kosten und einer erhöhten Performance im Feldschwächebereich”, fasst Fischer zusammen.

Simulation erspart teure Praxistests

Für das optimale Zusammenspiel aller High-Speed-Komponenten setzt das Unternehmen auf Matlab/Simulink. Die Software ist ein etablierter Standard zur Modellierung und Simulation komplexer, dynamischer Systeme. So lassen sich anhand der vorliegenden Motordaten zuverlässige Vorhersagen unter anderem zum statischen und zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit oder der Spannung treffen. Kostspielige Praxistests entfallen durch die umfangreichen Simulationsmöglichkeiten.

Darüber hinaus nutzt der Hersteller die virtuelle Antriebsauslegung mittels „Hardware-in-the-Loop“ (HIL). Auf Grundlage der Motor-, Sinusfilter- und Umrichterdaten wird die Inbetriebnahme vorab simuliert, ohne dass reale Komponenten dafür benötig werden. Variationen der systembezogenen Parameter sind so ohne Risiken jederzeit möglich und die fertige Parametrierung steht bei der nachfolgenden realen Inbetriebnahme bereits zur Verfügung. Spürbare Zeit- und Kostenersparnisse während der gesamten Projektphase sind das Ergebnis. Die neuen High Speed Drives (wassergekühlt, bis 450 Kilowatt) in Gehäusegröße 9 sind ab sofort erhältlich. Weitere Varianten werden zeitnah folgen.

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