Selbsteinstellende Kurzzeit-USV hilft Spannungsschwankungen zu kompensieren
Netzausfälle ohne Folgen – auch auf der Aktorebene
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
DEV schont Netz und Umrichter
Der integrierte Energiespeicher wird per softwaregeregelter Laderoutine beim Anschalten des Umrichters geladen. »Dieser Vorgang wird äußerst vorsichtig durchgeführt, weil die Ladeschaltung des Umrichters nicht belastet werden darf und negative Wirkungen auf die Versorgungsquelle vermieden werden sollen«, führt Koch aus. »Beginnt die DEV, nachdem sie eine Versorgungslücke erkannt hat, mit dem Versorgungsvorgang, sind solche Netzrückwirkungen nicht möglich, denn dieser Vorgang fängt erst an, wenn das Spannungsniveau unter den zulässigen Toleranzen der Anwendung liegt.« Steigt das Spannungsniveau im Gleichstromzwischenkreis durch Stabilisierung der Versorgung wieder an, stellt das Gerät den Betrieb ein. Ihren Energiespeicher füllt die DEV anschließend wieder systemfreundlich auf.
Je nach Applikation ist die Speicherkapazität modular erweiterbar. Benötigt eine konkrete Anwendung innerhalb sehr kurzer Zeit eine sehr große Energiemenge, um den gestützten Antrieb am Laufen zu halten, lassen sich die aktiven Module ohne großen Aufwand parallel schalten. Über verpolungssichere Steckverbindungen können Anwender die Kapazität der DEV so problemlos in 2-kJ-Schritten erweitern.
Untersucht wurde die Funktion der DEV schon in vielen Anwendungen und bei unabhängigen Tests, so auch im WZM-Labor der RWTH Aachen. »Bei zwei Versuchsaufbauten bestätigte die DEV die in sie gesetzten Erwartungen«, stellt Koch fest. Im ersten Test erfolgte dies mit Hilfe eines Versuchsaufbaus mit zwei von Umrichtern getriebenen Achsen: einer Basisachse U mit einer Geschwindigkeit von v = 1,2 m/s, einer Beschleunigung von a = 5 m/s², einem Ruck von r = 100 m/s³ sowie einer Masse von 250 kg in Kombination mit einer Zusatzachse R, ebenfalls Geschwindigkeit v = 1,2 m/s, Beschleunigung a = 30 m/s², Ruck r = 350 m/s³ und Masse 50 kg. Der Test wurde zum direkten Vergleich mit und ohne DEV durchgeführt.
Koch zufolge bestätigten sich die Erwartungen: »Ohne den Einsatz der DEV fällt nach dem Eintritt der Netzunterbrechung die Steuerung aus«, legt er dar. »Mit dem Steuerungsausfall wird das System zwangsgebremst, und es kommt zum undefinierten Stillstand. Mit Stützbetrieb durch die DEV lässt sich die Differenz von Soll- und Ist-Position auf einem normalen Niveau halten.« Als die Spannungsversorgung längere Zeit ausblieb, wurde die Energie dazu genutzt, die Rückzugsbewegung zum Freifahren der Hauptspindel durchzuführen. »Spindel und Bauteil können so bei einer realen Bearbeitung frei zugänglich ‚gerettet‘ werden«, sagt Koch. »Die DEV sorgt für die nötige Energie, die programmtechnische Voraussetzung erbringt die Steuerung, die dafür geeignet parametriert werden muss.«
Im zweiten Versuchsaufbau erfolgte der Test an Mehrachs-Knickarm-Robotern. »Auch die Versuche an diesen Mehrachssystemen erbrachten die erwarteten Ergebnisse«, erklärt Koch. »Bei Netzausfall reichte die zuvor festgelegte und von der DEV zur Verfügung gestellte Energiemenge aus, um die Roboter in eine definierte Position zu bringen, aus der sie ohne weiteres wieder starten konnten, sobald die Netzversorgung wieder hergestellt war. Dafür war kein Eingriff nötig und keine besondere Wiederanlaufroutine. Mit Dynamischer Energieversorgung war der Wiederanlauf ohne Zeitverlust möglich.«
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