Mit der kürzlich erweiterten Baureihe PLX bietet Sprint Electric die aktuelle Technologie im Bereich der digitalen dreiphasigen Gleichstromrichter an. Die Stromrichter sind kompakt, flexibel und einfach zu programmieren. Sie sind mit Stromwerten von 12 bis 2.250A bei Versorgungsspannungen bis 690VAC erhältlich. \“Die Vorteile des Gleichstroms für Anwendungen mit speziellen Anforderungen im Hinblick auf eine präzise Steuerung der Motorendrehzahl und des Motorendrehmoments, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen und Stillstand zeigen, dass sich diese Technologie noch lange nicht überlebt hat\“, erklärt Edwin Prescott, Geschäftsführer von Sprint Electric. \“Moderne digitale Gleichstromrichtertechnik hat von den Investitionen spezialisierter Hersteller wie Sprint Electric profitiert. Gleichstromrichter stehen Wechselstromrichtern in nichts nach.\“ Sie sind einfach zu bedienen und zu programmieren und zuverlässig.
Einfache Energierückspeisung
Trotz der Verbesserungen bei sensorlosen Wechselstromumrichtern mit Vektorregelung gibt es mehrere Bereiche, in denen Gleichstromrichter Wechselstromrichtern vorgezogen werden. Das gilt für die meisten industriellen Anwendungen wie z.B. Hebezeuge, Extruder, Papiermaschinen, Drahtzieh- und Bearbeitungsmaschinen. Was die Energieeffizienz betrifft, kann ein Gleichstromrichter die Bremsenergie in das Hauptnetz rückspeisen, ohne auf eine teure, aufwändige Zwischenspeicherung, Widerstandsdrosselung oder zusätzliche Leistungsbrücken zurückgreifen zu müssen.
Drehmomentumkehr möglich
Ein Vier-Quadranten-Gleichstromrichter verwendet zwei Thyristorbrücken für den Antriebs- und Bremsmodus in beide Drehrichtungen. Dadurch ist eine Drehmomentumkehr zur langsamen oder nahezu unmittelbaren Lastabsenkung möglich – und das bei gleichzeitiger Energierückspeisung. Im Gegensatz zu Wechselstromrichtern kann ein Gleichstromrichter volles Drehmoment bei Stillstand entwickeln und die Last stationär halten. Das geschieht bei absolut sicherem Betrieb. Mechanische Bremsen sind nicht mehr notwendig, was z.B. bei Spulmaschinen und Hebezeugen von Vorteil ist. Aufgrund dieser Eigenschaft sind Gleichstromrichter auch für Anwendungen wie Extruder-, Misch- und Walzmaschinen geeignet, die hohe Anlaufgeschwindigkeiten und eine präzise Steuerung bei niedrigen Drehzahlen oder Stillstand erfordern. Wechselstromrichter benötigen Wellendrehgeber und komplizierte Algorithmen, um eine ähnliche Steuerungsleistung wie Gleichstromrichter bei niedrigen Drehzahlen zu erzielen. Darüber hinaus sind sie auf Kühlventilatoren angewiesen, um eine Überhitzung im Betrieb mit niedrigen Drehzahlen zu vermeiden.
Geringer Bauraum notwendig
Gleichstromrichter verfügen über eine kompakte Bauweise und nehmen, abhängig von der Leistung, nur etwa 25 bis 75% des Bauraums eines vergleichbaren Wechselstromrichters ein. Gleichstrommotoren haben außerdem eine hohe Leistungsdichte und kleine Ausmaße, deshalb ist die kompakte Bauweise ein entscheidender Faktor, wenn eingeschränkte Platzverhältnissen vorliegen oder der Stromrichter versetzt werden soll. \“Zwei Nachteile werden oft im Zusammenhang mit Gleichstromsystemen genannt: die häufigen Wartungseinsätze für Kommutatorenbürsten der Gleichstrommotoren und die niedrigeren Schutzklassen (IP) der offenen Bauform der Gleichstrommotoren im Vergleich zu geschlossenen Induktionsmotoren\“, führt Edwin Prescott an. \“Keines dieser beiden Argumente hält einer näheren Betrachtung Stand, da jüngste Entwicklungen bei Gleichstrommotoren die Wartungsintervalle für Bürsten verringert haben und nun die gleichen Intervalle erforderlich sind wie bei Lagern für Wechselstrommotoren. Außerdem gibt es jetzt Gleichstrommotoren mit IP-Schutzklassen bis IP55.\“
Hohe Zuverlässigkeit
Was die Stromrichter selbst anbelangt, ist der einfache Aufbau der Gleichstromversionen zu nennen, der die Zuverlässigkeit und die Betriebsdauer erhöht. Standard-Wechselstromrichter erfordern im Leistungsteil Elektrolytkondensatoren, Komponenten also, die unhandlich und teuer sind und nur eine eingeschränkte Lebensdauer haben. Große Hersteller empfehlen ihren regelmäßigen Austausch, wofür qualifiziertes Personal erforderlich ist. Gleichstromrichter benötigen keine Elektrolytkondensatoren und besitzen keine stromrichterseitigen Komponenten mit einer begrenzten Lebensdauer. Es gibt keine IGBT-Transistoren (insulated-gate bipolar transistors), die aufgrund der Temperaturwechselbeanspruchung ausfallen könnten, und auch keine Probleme mit reflektierten Wellen.
Gleichstromtechnik mit Zukunft
Für die Mehrzahl der bestehenden Wechselstrom-Induktionsmotoren, die zum Antrieb von Pumpen und Ventilatoren ohne Drehzahlregelung eingesetzt werden, kann der Einbau eines Wechselstromumrichters zur Angleichung der Drehzahl an die nachgefragte Leistung im Sinne einer deutlichen Energieeinsparung sinnvoll sein. Und am anderen Ende der Skala bleiben Motion-Control-Anwendungen, die hohe Reaktionsgeschwindigkeiten verlangen, den Wechselstrom-Servoreglern mit hoher Bandbreite vorbehalten. \“Für die meisten der typischen Industrieanwendungen bieten drehzahlvariable Gleichstromrichter eine Reihe wesentlicher Vorteile im Vergleich zu Wechselstromrichtern\“, stellt Edwin Prescott abschließend fest. \“Wir als Hersteller sind davon überzeugt, dass die Gleichstromtechnik eine aussichtsreiche, nachhaltige und profitable Zukunft hat.\“ Sprint Electric bietet für die Steuerung von Gleichstrommotoren mehr als 150 Gleichstromrichter-Modelle an, die sowohl einphasige als auch dreiphasige, regenerative und nicht regenerative Anwendungen abdecken. Das umfasst analoge und digitale Gleichstromrichter von 12 bis 2.250A sowie Feldregler, digitale Steuerungen für Schleifringläufermotoren und Regler für externe Thyristor-Stacks. Ob zur Nachrüstung oder als OEM-Ausrüstung, die Gleichstromrichter aus England sind weltweit in vielen unterschiedlichen Branchen wie der Metallverarbeitung, der Zellstoff- und Papierindustrie, der Gummi- und Kunststoffverarbeitung, der Lebensmittelverarbeitung, der Freizeitindustrie und in Hebezeugen im Einsatz.
