Warum ist die Anwendung von Antrieben einfacher als die von Softstartern?

Warum ist die Anwendung von Antrieben einfacher als die von Softstartern?

Neueste Marktforschungsergebnisse belegen, dass der weltweite Markt für Niederspannungsantriebe weiterhin etwa 20-mal größer bleibt als der weltweite Markt für Softstarter mit niedriger Spannung. Dieses Phänomen ist sehr interessant, weil es bei der Entscheidung für einen Softstarter anstelle eines Frequenzumrichters bei einigen Anwendungen zu hohen Kosten-, Größen- und Energieeinsparungen kommen kann.

Warum werden Antriebe genutzt, wenn Softstarter vollkommen ausreichend wären?

Die Antwort ist einfach: Im Gegensatz zu Softstartern funktionieren Frequenzumrichter in fast allen Anwendungen. Einige Menschen denken deshalb, dass die Spezifizierung, Installation und Inbetriebnahme von Frequenzumrichtern einfacher sei als bei Softstartern. Das ist nicht wahr. Bei der Nutzung eines Frequenzumrichters müssen viel mehr Dinge berücksichtigt werden als bei einem Softstarter. Frequenzumrichter können in einer größeren Anzahl von Anwendungen genutzt werden als Softstarter.

Jeder von uns hat beim Immobilienkauf vermutlich schon die Phrase „Lage, Lage, Lage!“ gehört. Ähnlich ist es bei der Entscheidung, ob ein Softstarter oder ein Frequenzumrichter für eine bestimmte Anwendung verwendet werden soll: Hier kommt es vor allem auf „Anwendung, Anwendung, Anwendung!“ an.

Bei der Entscheidung zwischen einem Softstarter und einem Frequenzumrichter sollten die folgenden Fragen gestellt werden:

  • Wie sind die Anforderungen für das Lastdrehmoment?
  • Ist die Drehzahlregelung während des Betriebs erforderlich? Ist Reversierbetrieb bei voller Drehzahl erforderlich?
  • Was ist bezüglich der Stromversorgung zu berücksichtigen? Gibt es hier Grenzen?

Die Anforderungen für das Lastdrehmoment einer Anwendung sind bei der Entscheidung zwischen Softstarter und Frequenzumrichter von großer Bedeutung. Benötigt die Anwendung ein hohes Anlaufmoment? Volles Drehmoment bei Drehzahl null? Haltedrehmoment? Softstarter sind theoretisch Niederspannungsstarter. Es bedeutet, dass das volle Drehmoment bei Stillstand oder sehr niedrigen Drehzahlen nicht verfügbar ist.

Deswegen werden die folgenden Lastarten normalerweise für Softstarter nicht empfohlen: Extruder, positive Verdrängungspumpen, Schrägförderer (hohe Lasten), Liftanlagen und Aufzüge (außer Hydraulikaufzüge). Ein Frequenzumrichter kann hingegen ein Bemessungsdrehmoment von 0 bis hin zur Nenndrehzahl erreichen und normalerweise alle Lastentypen vereinen.

Die Fähigkeit, die Drehzahl zu regeln, ist eine weitere wichtige Überlegung und wird durch die physische Konstruktion des Softstarters und des Frequenzumrichters bestimmt. Ein Softstarter hat SCRs (Silicon-controlled Rectifier), die den AC-Eingang mit dem Motor verbinden. Physische Eigenschaften ermöglichen nur eine Änderung der Stelle der Kurvenform des AC-Eingangs, an der der SCR eingeschaltet wird – das Ausschalten erfolgt eigenständig. Dies ermöglicht einen Motorspannungsanstieg von 0 bis hin zur Maximalspannung (Spannungssteuerung). Dies bedeutet, dass die Netzfrequenz stets auf den Motor angewendet wird. Und sobald der Motor mit voller Drehzahl läuft, erreicht er einen U/min-Wert von 60 Hz (oder 50 Hz). Die volle Drehrichtung wird durch die Eingangsstromverbindung bestimmt.

Frequenzumrichter dagegen verfügen über viel mehr aktive Elektronikkomponenten, die üblicherweise aus einer Diode, einem DC-Bus und Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated Gate Bipolar Transistors, IGBTs) bestehen. IGBTs können jederzeit „ein-“ und „ausgeschaltet“ werden, so lange und so oft Sie möchten. Unterschiedliche Spannungen und Frequenzen (Spannungs- und Frequenzsteuerung) können angewendet werden, was in jeder Richtung zu einer kontinuierlichen Drehzahlregelung führt.

Frequenzumrichter können mit den meisten Stromversorgungssystemen genutzt werden, darunter auch Systeme, die gut an die Motorenlast angepasst sind. Bei der Nutzung eines Softstarters sollte die Versorgungsquelle normalerweise die Kapazität für Startleistungen von 150 % bis 450 % der vollen Ampereleistung der Motorlast haben. Einige Frequenzumrichter können durch die Nutzung von einphasigem Eingangsstrom auch 3-phasige Motorlasten betreiben. Softstarter können nur mit 3-phasigem Eingangsstrom betrieben werden.

Bei der Entscheidung, ob ein Softstarter oder ein Frequenzumrichter für eine bestimmte Anwendung sinnvoller ist, kommt es vor allem auf die Anwendung an. Verschiedene Punkte, wie Anforderungen für das Lastdrehmoment, Drehzahlregelung und Überlegungen zur Stromversorgung, müssen gründlich durchdacht werden.

Für Softstarter-Anwendungen gelten unter anderem die folgenden allgemeinen Faustregeln:

  • Reduzierung von mechanischem Verschleiß und Systemschäden
  • Strombegrenzung ist ausschlaggebend beim Startverfahren
  • Anwendungen mit niedrigem Anlaufmoment
  • Anwendungen mit leichter oder moderater Last
  • Betrieb bei voller Drehzahl

Für Frequenzumrichteranwendungen gelten die folgenden allgemeinen Richtlinien:

  • Drehzahlregelung während des Betriebsmodus
  • Hohes Anlaufmoment
  • Positionssteuerung
  • Halten des Rotors bei einer Drehzahl von Null

Unabhängig davon, ob Sie sich für einen Softstarter oder einen Frequenzumrichter als Motorsteuerungsmethode entscheiden, sollten zusätzliche Überlegungen hinsichtlich der Installation, der Bereitstellung sowie der Nutzung von Zusatzfiltern oder einem Schaltkreisschutz nicht vernachlässigt werden.

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Richard Anderson
Gepostet 6 Juli 2015 Von Richard Anderson, Product Manager, Rockwell Automation
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