Effizient antreiben #####

Grenzmoment verhindert Motor-Kippen

Bild 2 zeigt den qualitativen Verlauf von Drehmoment und Drehzahl bei Nennbetrieb und Untermagnetisierung. Wird im Falle der Untermagnetisierung nicht durch eine Regelung eingegriffen, ist das Kippen der ASM nicht zu verhindern, wenn das Lastmoment größer als das reduzierte Kippmoment ist. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, gilt es, ein Grenzmoment zu definieren, welches unterhalb des Kippmomentes liegt und bei der Senkung des Magnetisierungsstromes nicht unterschritten wird. Da der Ausgangsstrom des Frequenzumrichters und das geforderte Moment an der Welle der ASM in erster Näherung proportional sind, lassen sich das Grenzmoment und somit auch der Grenzstrom rechnerisch ermitteln.

Die Definition des Grenzmomentes erfolgt für den Netzbetrieb des Motors. Somit sind auch der Grenzstrom und der Magnetisierungsstrom für diesen Fall bekannt.

Die Kenntnis dieses Sachverhaltes wird herangezogen, um eine gezielte Anpassung des Magnetisierungsstroms herbeizuführen. Durch eine geeignete Regelstruktur lässt sich per dynamischer Anpassung des Grenzstromes und somit des Grenzmomentes an die Anforderung der Anwendung ein Kippen der ASM verhindern.

Die Ausregelung des ansteigenden Schlupfes erfolgt durch die Schlupfkompensation. Somit wird der durch die Untermagnetisierung hervorgerufene Drehzahlabfall wieder kompensiert und die Drehzahl auch bei verringerter Magnetisierung nachgeregelt.

Durch die Überlagerung des Drehzahlreglers mit der Energiesparfunktion (ESF) verringert sich allerdings die Dynamik des Antriebs, das heißt, er benötigt mehr Zeit, um Lastsprünge auszuregeln. Mittels der beschriebene Energiesparfunktion lassen sich sowohl die Verluste des Umrichters als auch die der Asynchronmaschine minimieren und somit die insgesamt aufgenommene Leistung reduzieren.

Zwar bleiben die konstanten Umrichterverluste sowie die Reibungsverluste durch die Absenkung der Magnetisierung unverändert. Die stromabhängigen Verluste und allen voran die Eisenverluste sinken jedoch deutlich. Einzig die Kupferverluste im Läufer steigen an. Ursache hierfür ist der ansteigende Schlupf, der einen größeren Läuferstrom und somit auch größere Läuferverluste zur Folge hat.

Günter Herkommer

Mathias Ams

ist Produktmanager für Standard-Frequenzumrichter bei SEW.