September 2013
  • Eine elektronische Pumpenregelung ist präziser und effizienter als die klassische Bypassregelung.
  • Mit einem Frequenzumrichter lassen sich praktisch und kostengünstig Reserven mobilisieren, wo der Betreiber andernfalls den Antrieb durch ein leistungsstärkeres Modell austauschen müsste.
  • Die Umrichter ermöglichen Überlastungen von 150 % für 60 s und kurzzeitig bis zu 200 %.

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Eine elektronische Pumpenregelung ist präziser und effizienter als die klassische Bypassregelung. Drosselklappen, die beispielsweise den Druck regulieren sollen, können ersatzlos entfallen. Ihre Aufgaben erledigt stattdessen ein direkt auf den Pumpenantrieb aufgesattelter Frequenzumrichter, der die Motordrehzahl bedarfsgerecht anpasst. Alleine hierdurch können Betreiber den Energiebedarf um mehr als 50 % senken. Nützlicher Nebeneffekt: Mit sinkender Drehzahl wird auch die Geräuschkulisse ruhiger.

Mehr als Geschwindigkeitsregelung
Einmal in Betrieb nehmen und dann wieder vergessen – das ist das Ideal. Das erfordert aber einen Antrieb, der seine Arbeit zuverlässig im Hintergrund verrichtet. Ein geeigneter dezentraler Frequenzumrichter regelt nach einem materialschonenden sanften Anlauf bedarfsgerecht die Drehzahl des Antriebs, setzt Steuersignale des Bedieners oder etwaig angeschlossener Sensoren (Start, Stopp, Drehzahl +/-) um und überwacht die Peripherie auf Überlastung sowie die Motortemperatur und den Zustand der Motorwicklungen (Kurzschluss oder Erdschluss). Im Netzbetrieb liefern Motoren feste Drehzahlen. Frequenzumrichter ermöglichen es nun, die Antriebsdrehzahl zu variieren. Doch kann ein Frequenzumrichter den Antrieb nicht nur langsamer, sondern auch schneller laufen lassen. Mechanisch ist dies meist kein Problem, zumindest nicht bis zur doppelten Netzfrequenz. Damit lassen sich praktisch und kostengünstig Reserven mobilisieren, wo der Betreiber andernfalls den Antrieb durch ein leistungsstärkeres Modell austauschen müsste. Physikalisch jedoch bedingt das Erhöhen der Drehzahl über die Nenndrehzahl hinaus eine Abnahme des Drehmoments. Dieser Nachteil lässt sich mit einem Griff in den Elektriker-Werkzeugkasten beheben. Ein auf 230 V verschalteter Stern-Dreieck-Motor, der mit einem um zwei Leistungsstufen größeren 3~400V-Frequenzumrichter kombiniert wird, behält sein Nennmoment bis 87 Hz bei. Um bis zu 5 % lässt sich dadurch der Wirkungsgrad zusätzlich steigern. Im Umkehrschluss ermöglicht dies den Einsatz schlankerer Antriebslösungen, die insbesondere in komplexen Anlagen mit knapp bemessenem Bauraum wertvollen Platz sparen. Einen geregelten Einzelantrieb in Betrieb zu nehmen, ist kaum schwieriger als das Anschließen eines Netzantriebs. Anstelle des Klemmenkastendeckels ist hier der Frequenzumrichter mit vier Schrauben am Motor befestigt. Das Netzkabel wird einfach in der Anschlusseinheit des Frequenzumrichters aufgelegt. Mit Hilfe eines DIP-Schalterblocks können Anwender ohne Programmierkenntnisse diverse Anpassungen vornehmen. Komplexe Antriebssysteme, die eine SPS steuert oder die im Master-Slave-Betrieb selbstständig miteinander kommunizieren, sind mit leistungsfähigen Frequenzumrichtern auf dem Stand der Technik ebenfalls möglich. So lassen sich Pumpen im Parallelbetrieb eng aufeinander abstimmen oder kaskadiert einsetzen. Im Zusammenspiel mit dem Rückführen von Prozesswerten (beispielsweise Messwerte von Druck- oder Flussmengensensoren) befähigen die integrierten Prozess- und PI-Regler-Funktionalitäten einen entsprechenden Umrichter zur vollautomatischen Ausregelung von Betriebs- und Störgrößen – bei Einzelantrieben genauso wie im Antriebsverbund.

Pumpenumrichter mit Feature-Paket
Auch beim Energiesparen, wie bei so vielen Dingen im Leben, fängt man am besten klein an. Der richtige Antriebslieferant kann den Anlagenplaner dabei unterstützen, Überdimensionierungen zu vermeiden und Kosten zu senken; bei großen wie bei kleinen Leistungen. Das Produktportfolio von Nord
Drivesystems beginnt bereits bei Motorleistungen ab 0,25 kW und umfasst eine Auswahl an Lösungen mit abgestuftem Funktionsumfang und modularen Erweiterungsoptionen. Der Frequenzumrichter SK 180E beherrscht alle für Pumpenanwendungen nötigen Funktionen und deckt mit einem Leistungsbereich von 0,25 bis 2,2 kW eine große Anzahl von Pumpenantrieben ab. Durch die Reduktion auf die Kernaufgaben Drehzahlregelung, Energieeffizienz und Geräteschutz fällt er außerdem kostengünstiger aus als die Modelle der Baureihe SK 200E. Für größere Motoren bis 22 kW gibt es mit dieser Baureihe eine Auswahl an Geräten, die zudem auch anspruchsvollere Funktionen ausführen und Antriebe bei Bedarf beispielsweise sicher abbremsen (Sicherer Halt, Stoppkategorie „STO“ und „SS1″). Während des Betriebs halten Frequenzumrichter üblicherweise die zur Abgabe des vollen Drehmoments erforderliche Magnetisierung im Motor über den gesamten Drehzahlbereich aufrecht. Da in vielen Pumpenanwendungen der Volllastbetrieb eher die Ausnahme ist, entstehen hierdurch unnötige Verluste. Die Pumpenumrichter des Herstellers können die Magnetisierung automatisch reduzieren, sobald der Motor nur mit Teillast läuft. Hierdurch sinkt der Energieverbrauch zusätzlich um bis zu 30 %. Ebenfalls stattet das Unternehmen seine Umrichter mit einer ISD-Vektorregelung aus und einer Überlastfähigkeit von 150 % für 60 s und kurzzeitig bis zu 200 %.

Praktische Verkopplung
Die Bedienung der einzelnen Systeme ist für das gesamte Portfolio des Herstellers einheitlich und ist je nach Anwenderwunsch direkt am Gerät oder zentral möglich. Die Parameter lassen sich über den internen Systembus oder Ethernet-Schnittstellen in andere Geräte übernehmen, was die Inbetriebnahme großer Anlagen stark abkürzt. Endanwender und OEMs können die Pumpenantriebe für den jeweils spezifischen Bedarf bestellen. Der Einsatz ist weltweit an allen Netzen möglich und der Projektierungsaufwand im Vergleich zu zentralen Installationen minimal. Bis auf den Anschluss des Antriebs, auf Wunsch mit Steckverbindern, entsteht bei Komplettlieferung des vorverdrahteten Antriebs für den Anwender kein Montageaufwand. Auch die Investitionskosten und der Platzbedarf sind deutlich geringer. Teure geschirmte Motorkabel, die sonst über weite Strecken vom Schaltschrank bis zum einzelnen Antrieb führen, sind entweder gar nicht mehr nötig (bei integrierten Einheiten) oder sehr kurz (wenn der Frequenzumrichter in Motornähe installiert wird). Schaltschränke können kleiner ausfallen, benötigen unter Umständen keine Kühlung oder entfallen gänzlich. Mit der Funkentstörklasse C1 und einem Ableitstrom von weniger als 16 mA ist der motormontierte SK 180E auch für Wohnumgebungen zugelassen.

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Unternehmen

Getriebebau NORD GmbH & Co. KG

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