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Hinweise Umrichtereinsatz

Planungs-, Einbau- und Sicherheitshinweise beim Einsatz von Umrichtern

Bevor ein Frequenzumrichter zu Einsatz kommen soll, ist prüfen welche Aufgabe er mit welchen Erfordernissen erfüllen soll.

Bei Hauptantrieben wird die Betriebsart "closed loop" bevorzugt, da beim Start der Umrichter sofort die Lage und Drehrichtung des Rotors erkennt.

Beim offenen System ("open loop") muss, um diesen Wert empirisch zu ermitteln, eine höhere "Leistungsdynamik" vorhanden sein, d.h. es muss mit wesentlich höheren Strömen das  Wegdrehen in der "falschen" Richtung ermittelt und kompensiert werden. Die daraus entstehenden Laständerungen können nur verzögert ausgeregelt werden. Damit sind zwangsläufig Lastabhängigkeiten vorhanden.

Bei Nebenantrieben, wie Türantrieben, ist die Betriebsart "open loop" völlig ausreichend.

Bei der Dimensionierung von Umrichtern ist einzig und allein der Motornennstrom Grundlage für die richtige Auslegung - also keine kW-Angaben! Der Einsatz von Aufzugsmotoren mit einem sehr unvorteilhaften cos Φ ist als weitläufiger "Normalfall" anzusehen. Daraus resultieren stark abweichende kW-Angaben (als Leistungsabgabe an der Motorwelle!).

Überschlagsformel für Umrichterauslegung mit den L1000A :

Mindest I Umrichter = Motornennstrom x 1,4 (Ampere)

Das ermittelte Ergebnis immer auf die nächst höhere Umrichterleistungsklasse aufrunden!

Bei Einsatz von Frequenzumrichtern ist immer zu beachten, dass es es sich um eine Leistungs- und Ansteuerungseinheit für das Triebwerk handelt. Wenn die Motoreinheit über den Umrichter richtig bestromt wird, zieht dieser mit voller Kraft durch!

Für den Anwender bedeutet das, dass er alles Denkbare unternehmen muss, damit im Fehlerfall / doppelter Fehler sich nicht die Anlage in Bewegung setzt oder andere Gefahren von ihr ausgehen.

Was empfehlen wir?

Grundsätzlich sollten nur Personen die Geräte in die Steuerungen einbinden und konfigurieren, die ausreichende Kenntnisse über die Wechselbeziehungen zwischen Umrichter-Steuerung-Aufzugsanlage verfügen

  1. Einsatz eines Netzschützes zur allpoligen Trennung der Aufzugsanlage, einschließlich Frequenzumrichter im Fehlerfall vom Netz. Die Ansteuerung des Netzschützes sollte mindestens durch den Thermokontakt des Bremswiderstandes erfolgen. Im Fehlerfall "Bremschopper defekt" kann die gesamte Zwischenkreisspannung am Bremswiderstand anliegen - trotzdem ist es im ungünstigsten Fall möglich, dass sich die Anlage dennoch bewegen kann. Der erhitzte Bremswiderstand kann zu Feueralarmmeldungen führen!

  2. Vor Einbau überprüfen, ob der Motor elektrisch in Ordnung ist. Zu den Prüfungen sollten ein Isolations- und Leistungsnachweis gehören. Mögliche Rotorschäden (Käfigrisse, Kurzschlüsse)  an Asynchronmaschinen erkennt man spätestens dann, wenn der Umrichter beim Beschleunigen in die Stromgrenze geht und gleichzeitig der Motor ein träges Reaktionsverhalten aufweist. Bei direktem Netzbetrieb sind diese Fehler u.U. nicht direkt erkennbar!

  3. Bremswiderstände sollten überlastfähig sein, d.h. sie sollten über keine Einrichtungen verfügen, die im Überstromfall als "Schmelzeinsatz" diesen. Immer Widerstände einsetzen, die eine hohe Überlastfähigkeit aufweisen!

  4. Bremswiderstände so montieren, dass von ihnen keine thermischen Gefahren wie Feuer oder Verbrennung ausgehen! (Falle: direkte Montage auf einer Gipskartonwand! Denn die äußere Lage der Gipskartonplatte besteht aus Papier!)

  5. Bremsen müssen so ausgelegt, sein dass die Kabine sicher gehalten wird. Da Umrichter ein sehr hohes Startmoment aufbaut, kann es im Fehlerfall passieren, dass der Motor durch die geschlossene Bremse bewegt und weiter beschleunigt wird. Es ist eine Frage von wenigen Sekunden, wann die Bremsbeläge im wahrsten Sinn des Wortes "verbrannt" sind. Sichere Abhilfe schafft nur ein zwangsbetätigtes Kontaktsystem an den Bremsbacken zur Prüfung, ob diese ordnungsgemäß ausrücken. Im Fehlerfall muss mindestens der Umrichter nicht autoresettierbar abschalten!
  6. Moderne Umrichter verfügen über die Funktion "Sicherer Halt", so dass die Beschaltung zwischen Umrichter und Motor minimiert werden kann.

  7. Bei der Ansteuerung des Umrichters im nach dem Prinzip der "Drahtbruchsicherheit" handeln; d.h. im Fehlerfall muss die Anlage stillgesetzt werden bzw. bei Ansteuerungsfehlern der Geschwindigkeit darf nie eine höhere gebildet werden als die Steuerung es vorgibt.

  8. Bei Parallelansteuerung des Umrichters darauf achten, dass 2 getrennte Signale für die Richtungen anliegen. Die Ansteuerung der Geschwindigkeitsstufen muss so erfolgen, dass im Fehlerfall entweder die Anlage sofort stillgesetzt wird oder eine niedrigere Geschwindigkeit als gewollt gewählt wird. Hilfreich ist es, wenn während der gesamten Fahrt die "Schleichgeschwindigkeit" anliegt und die jeweilige Geschwindigkeitsstufe hinzu- oder weggeschaltet wird.

  9. Prüfen, ob die Bremskraft der Bremse ausreichend ist, um die Anlage aus voller Fahrt sicher zum Halten zu bringen.

  10. Vorrangig sollte die Betriebsart "Closed loop" verwendet werden. Durch die Rückführung kann der Umrichter sofort feststellen, ob der Motor in der richtigen Richtung mit "normaler" Stromaufanhme dreht. Im Fehlerfall "Bremse öffnet nicht" fehlen ihm nach Startfreigabe die Impulse vom Drehgeber. Bei korrekter Einstellung des Umrichters erfolgt ein quittierbarer Abbruch mit der Fehlermeldung "Encoderfehler"

  11. Umrichter immer so konfigurieren, dass anlagenbezogene Grenzen gesetzt werden. Dazu zählt u.a. die Stromgrenze!

  12. Niemals in den Bremswiderstandsstromkreis Schützkontakte integrieren! Die Gleichstromlasten sind im Fehlerfall nicht unerheblich, so dass die Kontakte in kürzester Zeit "wegbrennen" können. Eine sichere Bremswirkung ist damit nicht gewährleistet.

  13. Das Ablaufprogramm muss immer wie folgt sein (Sicherung einer langen Lebensdauer für die IGBT): 

    Start: Anliegen "Freigabe", "Richtung / Geschwindigkeit", Motorschütze anziehen, Motor bestromen, Bremse öffnen

    Stopp: Abschaltung Geschwindigkeit, Drehzahl "0", Einfall Bremse, Motor entstromen, Abschaltung "Richtung" dann Motorschütze (Trennschütze) öffnen, Abschaltung "Freigabe" 

  14. Stets für die sichere Ableitung der Filterströme sorgen!
  15. Motor von unnützen rotierenden Massen (massiven Schwungscheiben) befreien. Der Umrichter sorgt für den Verschliff! Je kompakter der Motor, desto geringer ist der Energieaufwand!

  16. Nur Netzfilter und Netzdrosseln verwenden, die zugelassen sind, d.h. den EMV-Nachweis mit dem Umrichter erbracht haben

  17. Sämtliche Hinweise (Schirmung, Anschlüsse, Aufstellort u.s.w.) der Hersteller beachten

  18. Autoreset-Funktionen nur aktivieren, wenn absolut sichergestellt ist, dass keine unkontrollierten Zustände die Anlage beeinflussen können! Besser: Immer nachsehen, was zur ursächlich zur Störung geführt hat.
  19. Nach Fertigstellung und vor Freigabe sämtliche Sicherheitseinrichtungen auf exakte Funktionssicherheit prüfen (Sicherheits-, Tür- und Riegelkreis)

Es ist nützlich, sich vor Umbau / Modernisierung bei Ihrem zuständigen Überwachungsorgan (TÜV, DEKRA oder andere "benannte" Stellen) über eventuelle Auflagen oder Hinweise zu informieren.


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