Frage:
Welche Möglichkeiten gibt es, ECS-Achsmodule alternativ zu den ECS-Versorgungsmodulen einzuspeisen und was ist dabei zu beachten?
Antwort:
Allgemein gilt:
- Der Parallelbetrieb von mehreren ECS-Versorgungsmodulen zur Leistungserhöhung in Multiachssystemen ist gerätetechnisch nicht zulässig. Hintergrund sind interne Sicherheitsfunktionen des ECS-Versorgungsmoduls und die fehlende Synchronisation der internen Bremschopper.
- Der Parallelbetrieb von ECS-Versorgungsmodulen mit Bremschoppern 935x oder mit in Antriebsregler integrierten Bremschoppern zur Erhöhung der Rückspeiseleistung ist grundsätzlich zulässig. Zur Realisierung ist im ECS-Versorgungsmodul der interne Bremswiderstand zu deaktivieren. Die notwendigen Einstellungen sind in der Betriebsanleitung des Versorgungsmoduls beschrieben.
- Der Betrieb von 9300, 8200 vector am ECS-Versorgungsmodul ist aus gerätetechnischen Gründen nicht erlaubt. Hintergrund ist das Verhalten der Geräte 9300 und 8200 vector beim Aufladen. Durch die integrierten Ladewiderstände wird der Ladestrom begrenzt. Dadurch verlängert sich die Aufladung des Zwischenkreises soweit, dass eine Zeitabschaltung im ECS-Versorgungsmodul erfolgen kann. An ECS-Versorgungsmodulen dürfen nur Geräte betrieben werden, die keine eigene Ladestrombegrenzung besitzen, bzw. bei denen die Ladestrombegrenzung deaktiviert werden kann.
Betrieb an einer B6-Brücke:
Der Betrieb von ECS-Achsmodulen über einen B6-Brückengleichrichter ist
prinzipiell möglich. Der Gleichrichter muss auf die Kenndaten der ECS-Achsmodule abgestimmt sein, d. h. er muss die erforderliche Leistung bereitstellen können und im generatorischen Fall die Spannung beherrschen können. Im Normalfall werden für derartige Gleichrichter Dioden mit einer Spannungsfestigkeit von >=1600V eingesetzt. Der Betrieb der Bremschopper 935x an einem solchen Gleichrichter ist - unter Beachtung der BA´s der Geräte 935x - zulässig.
Für den hausinternen Test zu dieser Einspeisevariante wurde ein Gleichrichter von IXYS verwendet. Die Daten sind im Folgenden aufgelistet:
Typ: IXYS VUO60-16NO3; IdAV@Tc=85 °C = 72 A Abmessungen: BxHxT (32 mm x 63 mm x 25 mm) – ohne Kühlkörper
Die Absicherung des Netzeingangs und die Auswahl der Leitungsquerschnitte erfolgt gemäß geltenden VDE-Bestimmungen. Zum Schutz des Netzeingangs sind unbedingt Varistoren entsprechend der nominalen Netzspannung vorzusehen. (z. B. bei 230 V Netz: Varistortyp S20K250; bei 400 V Netz: Varistortyp S20K460, bei 480 V Netz: Varistortyp S20K520) Die Varistoren müssen AC-seitig zwischen den Netzphasen installiert werden.
Einspeisung über Ein- Rückspeiseeinheit 9340
Diese Betriebart zum Aufbau von generatorischer Leistungsrückführung ins Netz bei ECS Multiachssystemen ist
grundsätzlich zulässig. Dimensionierungsrichtlinien sind bei Lenze erhältlich.
Einspeisung über Einspeisemodul 9360
Der Betrieb an Einspeisemodulen der Reihe 936x ist
grundsätzlich zulässig. Dabei sind die Dimensionierungsrichtlinien dieser Geräte zu beachten. Auch die Einspeisung über Drei-Phasen-Brückengleichrichter anderer Hersteller ist zulässig. Hier sind dann die Dimensionierungsrichtlinien des jeweiligen Herstellers zu berücksichtigen. Grundsätzlich sind die dem ECS-Servosystem zugeordneten Funkentstörfilter und Netzdrosseln auch für diesen DC-Verbundaufbau zugelassen. Der Parallelbetrieb von ECS-Versorgungsmodulen mit 936x bzw. 934x zur Leistungserhöhung bzw. zur Leistungsrückführung in Multiachssystemen ist
gerätetechnisch nicht zulässig.
Direkte Einspeisung des Zwischenkreises über DC-Quelle (z. B. Batterie)
In der Praxis könnte diese Variante der Einspeisung für Notfallszenarien eingesetzt, d. h. es wird z. B. eine USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung) eingesetzt, die bei Netzausfall die Maschine weiter mit Spannung versorgt, so dass sie in einen sicheren Zustand oder im Handbetrieb gefahren werden kann. Wenn die Netzspannung ausfällt, arbeitet das Servosystem also an einer Batteriespannung (Gleichspannung). In diesem Fall muss der Betrieb bzw. die Funktion der Achsmodule auf den Batteriebetrieb abgestimmt werden (z.B. Aktivierung der internen Ladeschaltung im Notbetrieb). Für den konkreten Anwendungsfall ist auf Grund der bisher geringen Erfahrung eine Einzelfallprüfung erforderlich.
Einspeisung über 2-pulsigen Gleichrichter
In der Praxis wurden bereits Anwendungen gelöst, in denen die ECS-Achsmodule mit einem 2-pulsigen Gleichrichter betrieben werden. Dies ist aber ein Sonderfall, der bei der ursprünglichen Konzeption der ECS-Gerätereihe nicht im Fokus stand.
Beim Betrieb am 2-pulsigen GR werden verschiedene elektrische und physikalische Faktoren maßgebend – z. B.:
- Spannungsrippel im Zwischenkreis – Einfluss auf Antriebsverhalten
- Belastung der Zwischenkreiskondensatoren – Einfluss auf die Alterung der Achsmodule
- Regelgüte
- Filtermaßnahmen
Die Absicherung des Netzeingangs und die Auswahl der Leitungsquerschnitte erfolgt gemäß geltenden VDE-Bestimmungen. Zum Schutz des Netzeingangs ist unbedingt ein Varistor entsprechend der nominalen Netz-spannung vorzusehen. (z. B. bei 230 V Netz: Varistortyp S20K250; 400 V Netz: Varistortyp S20K460, bei 480 V Netz: Varistortyp S20K520) Die Varistoren müssen AC-seitig zwischen den Netzphasen installiert werden.
Einspeisung aus anderen Antriebsreglern (8200; 9300)
In der Praxis kommt die Situation recht häufig vor, in der ein Zuführantrieb ein bestimmtes Produkt bereitstellt und dieses dann mit einem hochdynamischen Handlingsantrieb weiterbewegt werden muss. In dieser Konstellation findet man häufig einen Frequenzumrichter als Linienantrieb und kann ein ECS-Achsmodul als Handlingsantrieb einsetzen. Der Betrieb von ECS-Achsmodulen am DC-Ausgang von 9300, 8200 vector ist grundsätzlich zulässig. Auch hierbei ist die Überlastfähigkeit der ECS-Achsmodule zu berücksichtigen, um den Netzeingang des speisenden Gerätes nicht zu überlasten. Unter Umständen muss das speisende Gerät größer gewählt werden, um die erforderliche Überlast des ECS-Achsmoduls decken zu können.
DC-Sicherungen am ECS:
Im Gegensatz zum reinen ECS-Servosystem sind beim Betrieb von ECS-Achsmodulen im DC-Verbund mit anderen Gerätereihen, in bestimmten Fällen DC-Sicherungen zwischen dem versorgenden DC-Verbund den ECS-Achsmodulen vorzusehen. Dieser Sicherungsschutz wird immer dann erforderlich, wenn der versorgende DC-Verbund mehr als 40 A DC-Dauerstrom abgeben kann. Er ist in jedem Fall 2-polig (+Ug und -Ug) auszuführen.
Filtermaßnahmen und Netzdrosseln
Auf Grund der Konzeption des ECS-Servosystems für 3-phasige Einspeisung sind auch die Filtermaßnahmen entsprechend abgestimmt. Der Oberschwingungsgehalt in der Netzspannung ist bei einphasiger Einspeisung natürlich entsprechend größer, da bei den B2-Brücken alle ungeradzahligen Oberschwingungen im Strom vorhanden sind und bei den B6-Brücken zusätzlich noch alle durch drei teilbaren Ordnungszahlen verschwinden. Deshalb ist das Filter, das dem ECS-Servosystem zugeordnet ist, für die einphasige Einspei-sung nur begrenzt wirksam. Wenn externe Filtermaßnahmen auf Grund von Kundenanforderungen notwendig sind, muss eine Einzelfallprüfung stattfinden.
Für eine Einspeisung über eine Standard B6-Brücke kann das Standard-ECS-Filter verwendet werden. Es ist auf ein 10-Achsen-System abgestimmt und daher für Einzelachsanwendungen überdimensioniert. Als Netzdrossel können die Drosseln des ECS-Servosystems verwendet werden. Insbesondere bei Einzelachsanwendungen ist aber der Spannungsabfall über den Drosseln bei der Dimensionierung mit zu berücksichtigen (führt zu einer zusätzlichen Drehzahlbegrenzung). Bei einphasiger Einspeisung empfehlen wir deshalb einen Einsatz von Netzdrosseln nur bei ausreichender Zwischenkreiskapazität von mindestens 800 μF/kW. Hier können die Netzdrosseln der Reihe 8200 oder 9300 verwendet werden. Als Richtwert für den Spannungsabfall über der Drossel gilt ein uk,soll = 2 %.
Der Einsatz von Filtern aus der Gerätereihe 8200 vector auf Grund der mechanischen Parameter nicht sinnvoll (Unterbaufilter). Wir empfehlen bei notwendigen Filtermaßnahmen auf Standardkomponenten bekannter Hersteller (z. B.: Block oder Schaffner) zurückzugreifen und diese Filter entsprechend des erforderlichen Netzstroms zu dimensionieren. Für die Einhaltung der Wirksamkeit der Maßnahmen ist eine Abnahmemessung vor Ort an der Maschine notwendig.
