Frequenzumrichter

Bremsenergie retour

Rückspeisefähige Antriebe. Die neue Generation von ABB-Frequenzumrichtern speist Bremsenergie von Elektromotoren als annähernd oberschwingungsfreien Strom ins Netz zurück.

In Anwendungen mit häufigen Bremsvorgängen, etwa bei Liften, bieten rückspeisefähige Frequenzumrichter ein hohes Energieeinsparpotenzial. (Bild: ABB)

In der Industrie werden Elektromotoren oft in Anwendungen mit zahlreichen Bremsvorgängen eingesetzt. Ein Brems-Chopper und externe elektrische Widerstände geben dabei Bremsenergie in Form von Wärme ab. Die verpufft dann wirkungslos oder muss sogar mit zusätzlicher Energie gekühlt werden. Rückspeisefähige drehzahlgeregelte Antriebe hingegen können diese Bremsenergie ins Netz zurückspeisen. Die Energieeffizienz verbessert sich dadurch erheblich.

Die rückspeisefähigen Frequenzumrichter ABB Industrial Drives ACS880 decken einen Leistungsbereich von vier bis 3.200 Kilowatt ab. Sie können den Energieverbrauch bedeutend senken, reduzieren durch die kompakte Bauweise den Platzbedarf um bis zu 85 Prozent und senken so auch die Investitionskosten um bis zu 30 Prozent, rechnet ABB aus. Zudem macht die geringere Wärmeabgabe eine weniger aufwendige Klimatisierung des Elektroraums notwendig. Rückgespeiste Energie ist „sauber“ und von hoher Qualität. Sie kann von anderen Verbrauchern genutzt werden, wodurch sich der Anlagenwirkungsgrad erhöht. Die neue Generation der ABB Industrial Drives kann den Cosinus Phi der Grundschwingung unter allen Lastbedingungen auf Eins regeln, sodass Blindleistung und der Energieverbrauch optimiert werden.

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Wieviel Energie solche Lösungen einsparen, zeigt ein Beispiel: Bei einem Kran für die Abfallentsorgung mit einem 55-Kilowatt-Hubmotor, einem Neun-Kilowatt-Kranfahrtmotor und einem 4,5-Kilowatt-Katzfahrtmotor und einem rückspeisefähigen Frequenzumrichter betragen die Einsparungen pro Jahr geschätzte 15,6 Megawattstunden Energie – oder umgerechnet etwa 2.300 Euro. Diese Reduzierung um 32 Prozent entspricht dem durchschnittlichen Jahresenergieverbrauch von vier deutschen Haushalten.

Die rückspeisefähigen Frequenzumrichter ACS880 speisen Bremsenergie von Elektromotoren als annährend oberschwingungsfreien Strom ins Netz zurück. (Bild: ABB)

Entfernen störender Oberschwingungen
Nichtlineare elektrische Verbraucher, darunter fallen auch drehzahlgeregelte Antriebe, verursachen Oberschwingungen, die zu unerwünschten Verzerrungen der Spannung und des Stroms in den Netzen führen. Die Oberschwingungen führen zu einem unzuverlässigen Betrieb und können andere Verbraucher wie Motoren, Transformatoren und weitere elektrische Einrichtungen übermäßig aufheizen. Das erfordert eine zusätzliche Kühlung, sorgt für Energieverluste und kann schlimmstenfalls zu vorzeitigen Ausfällen führen. Zwar können zusätzliche elektrische Filter diese Oberschwingungen dämpfen, besser ist es jedoch, sie gar nicht erst entstehen zu lassen. Genau das leistet die neue Generation der rückspeisefähigen ABB-Frequenzumrichter, sie verhindern Oberschwingungen, bevor sie auftreten.

Weniger Stillstand durch höhere Zuverlässigkeit
Die rückspeisefähigen Frequenzumrichter ACS880 sind gekennzeichnet durch eine hohe Störfestigkeit gegenüber Netzstörungen und können die Motorspannung auch bei instabiler Einspeisung stabil halten oder sogar erhöhen. Dadurch wird ein zuverlässiger Betrieb auch bei einem Abfall der Einspeisespannung unter den Normalwert sichergestellt.

Bremsenergie-Rückspeisung: Die grün gekennzeichnete Fläche ist ein Maß dafür, wieviel Energie ins Netz zurückgespeist werden kann. (Bild: ABB)

Durch den Wegfall externer Bremskomponenten können die rückspeisefähigen Frequenzumrichter von ABB kompakter gebaut werden als herkömmliche Lösungen. Die dadurch reduzierten Engineering- und Materialkosten und der geringere Platzbedarf im Elektroraum bergen Einsparungspotenzial bei den Schrankbaukosten. Die Wandmontagegeräte ACS880-11, die Einbaumodule ACS880-14 und die Schrankgeräte ACS880-17 haben alle notwendigen Komponenten in einem anschlussfertigen Gehäuse integriert. Das erleichtert und beschleunigt den Schrankeinbau zusätzlich, weil die nachträgliche Verdrahtung verschiedener Komponenten entfällt.

Die ACS880 gewährleisten die volle Motorspannung unter allen Bedingungen. Die Frequenzumrichter sind mit der Drehmomentregelung DTC ausgestattet und bieten eine präzise und dynamische Drehzahl- und Drehmomentregelung für eine maximale Motor-Performance und -Effizienz.

Damit seien diese ABB-Lösungen selbst höchsten Ansprüchen gewachsen, wie sie zum Beispiel bei Anwendungen auf Prüfständen gefordert werden. Ein ABB Industrial Drive sorgt unter anderem am Allradprüfstand eines führenden Landmaschinenherstellers nicht nur für die nötige Präzision sondern auch für signifikante Kosteneinsparungen. Bis zu 90 Prozent der Bremsenergie, die bei den Tests früher in wirkungslose Wärme umgewandelt wurde, lassen sich heute dank des ABB-Frequenzumrichters zurückspeisen. Ähnliche Effekte lassen sich auch bei anderen typischen Applikationen wie Zentrifugen, Wuchtstände, Wickler oder Turbinen erzielen.

Digitalisierung und Konnektivität

Der ACS880 dient auch als multipler Sensor, der wichtige Informationen wie Motordrehzahl, Motordrehmoment, Motorströme, verschiedene Temperaturen und viele andere Parameter ausliest. Diese Daten stehen dann für die Diagnose, Fernüberwachung und Prozessoptimierung über ABB Ability – die Bündelung aller Produkte, Services und Lösungen im digitalen ABB-Angebot samt Cloud-Anbindung – zur Verfügung. pb

Halle 11, Stand A35

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