Frage:
Wodurch zeichnet sich der Überstrombetrieb mit kleinen Drehfeldfrequenzen bei der Reihe 9400 gegenüber bisherigen Gerätereihen aus?
Antwort:
Der Schutz der Leistungsschalter des Wechselrichters vor thermischer Überlastung beim Betrieb mit kleinen Ausgangsfrequenzen (Drehfeldfrequenzen) wird nicht, wie bei den bisherigen Gerätereihen, über ein 'Derating', also eine Reduzieung des Maximalstromes bei kleinen Frequenzen erreicht, sondern der Gerätemaximalstrom kann auch bei kleinen Ausgangsfrequenzen abgefordert werden, jedoch
- nur über eine entsprechend verkürzte Zeitdauer,
- oder nur bei einer Schaltfrequenz von 2 kHz.
Prinzipbedingt werden die einzelnen Halbleiterschalter des Wechslerichters beim Betrieb mit kleinen Augangsfrequenzen stark ungleichmäßig erwärmt, da die Stromführung häufig lange nur über einen der 6 Halbleiterschalter erfolgt.
Die Mehrbelastung einzelner Halbleiterschalter wird beim 9400 bei der Auslastungsüberwachung berücksichtigt. Der Ausgangsstrom bei Drehfeldfrequenzen fDrehfeld < 5 Hz wird dazu mit dem Faktor 1,5 bewertet. Dauerhaft könnte der Umrichter also nur mit 67 % des Gerätemaximalstromes betrieben werden, analog zum Derating der bisherigen Gerätereihen (IaN/1,5 = 0,67 * IaN).
Bei einer Schaltfrequenz von 2 kHz ist keine Bewertung des Ausgangsstromes mit dem Faktor 1,5 mehr erforderlich, da der Wechselrichter durch die kleinere Schaltfrequenz weniger erwärmt wird. Dies gleicht die Mehrbelastung durch den Betrieb mit kleinen Drehfeldfrequenzen wieder aus. Dieser Vorteil wird auch ausgenutzt bei der Defaulteinstellung '8 kHz variabel' in C0018. Damit wird bei Überstrombetrieb bei kleinen Drehfeldfrequenzen automatisch die Schaltfrequenz auf 2 kHz abgesenkt.
Vorteil:
Zum Anfahren von translatorischen Antrieben und auch bei Hubwerken steht für das Anfahren zunächst der volle Maximalstrom zur Verfügung. Beim Anfahren wird der Bereich mit Drehfeldfrequenzen fDrehfeld < 5 Hz schnell verlassen, so dass die verkürzte Zeitdauer für den Maximalstrom im Bereich unter 5 Hz nicht greift. Ein kurzzeitiger Betrieb mit einer Schaltfrequenz von 2 kHz stellt in der Regel keine starke Geräuschbelästigung dar.
Die nachfolgende Grafik zeigt den prinzipiellen Zusammenhang zwischen der Dauer einer Belastung des Umrichters mit Spitzenstrom und der Drehfeldfrequenz. Quantitative Aussagen sind der Skizze nicht zu entnehmen!
