Motorkontroller Lasterkennende Regelungselektronik für Drehstrom-Asynchronmotoren

Nur bei Nennlast haben Drehstrom-Asynchronmotoren ihren höchsten Wirkungsgrad. Laufen diese Motoren häufig mit Teillast oder gar im Leerlauf, dann sinkt der Wirkungsgrad und die Energiekosten steigen. Die hier vorgestellte lasterkennende Motorregelung vermeidet solche Verluste und spart unnötige Energiekosten.

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Ein neuartiger Leistungsregler reduziert die Energieaufnahme einer Motion-Anwendung und senkt so die Betriebskosten von Drehstrom-Asynchronmotoren. Genutzt wird dazu die Methode des Phasenanschnitts, um die Motorspannung in Abhängigkeit von der tatsächlich auftretenden Last automatisch anzugleichen. Zur einfachen Integration des Reglers in bestehende Antriebsanwendungen verwendet das Gerät die Power-CAGE-CLAMP-Anschlusstechnik von Wago.

Zusammen mit der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin (HTW), unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Norbert Klaes, entwickelte das Berliner Unternehmen MK-Regler diesen neuartigen Leistungssteller. Seine Entwicklung hatte das Ziel, Energie so effektiv wie möglich zu nutzen und durch den anteiligen CO2-Ausstoß zu minimieren.

Neu ist die automatische Lasterkennung

Der Regler erhielt die Bezeichnung „Motorkontroller“ und ist speziell für Drehstrom-Asynchronmotoren ausgelegt, die mit 380 bis 420 V betrieben werden. Seine Funktionsweise basiert auf dem bekannten und bewährten Verfahren des Phasenanschnitts einer Wechselspannung. Neu daran ist eine automatische Lasterkennung, die zur Spannungsregelung herangezogen wird. Hierbei wird die tatsächlich anliegende Last über eine Stromüberwachung ermittelt. Sinkt die Lastbeaufschlagung, reduziert der Motorkontroller die Versorgungsspannung des Motors und damit den Energieverbrauch des Antriebs.

Erhebliche Einsparungen werden immer dann erzielt, wenn der Motor im Teillastbetrieb gefahren wird. Wirk-, Schein- und Blindleistung reduzieren sich dabei gleichermaßen, sodass der geregelte Motor weniger Wärme und Vibrationen entwickelt. Der neue Reglertyp macht einen energieeffizienten Betrieb des Motors möglich, ohne die Drehzahl des Motors zu senken. Weiterhin fungiert der Motorkontroller als Sanftanläufer.

Patentierte Anschlusstechnik beschleunigt Installation

Der Motorkontroller ist so konstruiert, dass seine Installationszeit im Durchschnitt unter einer Stunde liegt und der Motor dadurch schnell wieder einsatzbereit ist. Im Wesentlichen beruht das auf durchdachten Anschlusskomponenten und einer Regelung die nur wenige Parameter benötigt. Beim Anschluss des Reglers reduziert eine integrierte Schnittstelle mit Power-Cage-Clamp-Anschluss von Wago den Aufwand für die Verdrahtung.

Vorinstallierte 2-Leiter-Durchgangsklemmen (ebenfalls Wago) fixieren mittels patentierter Anschlusstechnik den Leiter durch nur eine halbe Drehung des Betätigungswerkzeugs. Ein Feststellmechanismus an der Klemme hält die Kontaktstelle geöffnet, sodass der etwas unhandliche Querschnitt bequem positioniert werden kann. Ein Weiterdrehen in gleicher Richtung löst die Arretierung der Feder wieder und kontaktiert den Leiter sicher. Durch das Federanschlusssystem ist der Kontaktdruck unabhängig vom Bediener und völlig wartungsfrei (ohne Drehmomentschlüssel).

Weil der Drehstrom-Asynchronmotor nicht gegen eine gespeicherte Kennlinie geregelt sondern adaptiv im energetisch optimalen Punkt betrieben wird, entfällt eine aufwändige Parametrierung. Lediglich der Motorenstrom und die elektrische Motorleistung müssen eingegeben werden. Der Motorkontroller führt dem Motor nur die Leistung zu, die notwendig ist, um die mechanische Lastanforderung des Prozesses zu bewältigen.

„Die eingespeiste elektrische Energie wird auf die abgenommene mechanische Energie vermindert“, erklärt Bernd Nitz, Geschäftsführer der MK-Regler GmbH, „je nach dem anliegenden Lastfall regelt der Motorkontroller auf die energetisch optimale Wirkleistung. Bei Vernachlässigung der Oberwellenproblematik, alle relevanten Normen werden eingehalten, erreicht der Motorkontroller de-facto Stelltrafoqualität.“

Dabei steht für den Berliner Hersteller die energetische Optimierung während des Betriebes im Vordergrund und nicht so sehr die des Motoranlaufs. Die einhergehende Minimierung der Blindstromanteile lässt gegebenenfalls eine sonst erforderliche Blindstromkompensationsanlage entfallen oder diese kann kleiner ausgelegt werden.

*Renate Klebe-Klingemann arbeitet in der Abteilung Marketing Services bei Wago Kontakttechnik, Minden.

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