Über eine Verjüngung der Röhre Richtung Testfeld entstehen im Sauber-Windkanal Windgeschwindigkeiten bis 300km/h – das bringen in der Natur nur gewaltige Tornados oder Hurrikans der höchsten Stufe 5 zustande.
Retrofit mit Umrichtertausch
„Der Frequenzumrichter für den Antrieb des Ventilators war in die Jahre gekommen“, erklärt Thomas Furrer, verantwortlich für Betrieb, Unterhalt und Weiterentwicklung des Windkanals beim Tochterunternehmen Sauber Aerodynamik. „Ersatzteile wurden rar und die Elektronik bedurfte ohnehin einer Erneuerung. So entschieden wir uns dazu, ihn zu ersetzen.“ Der leistungsstarke Motor des riesigen Ventilators bildet das Herzstück des Windkanals. „Würde er beschädigt und müssten wir ihn ausbauen, wäre der Aufwand enorm“, so Furrer. Es müsste nicht nur eine komplette Straße abgeriegelt, sondern sogar das Dach eines Gebäudes aufgebrochen werden. Entsprechend wichtig ist die Zuverlässigkeit des vorgeschalteten Antriebs. Im Rahmen der Modernisierung fiel die Wahl schließlich auf einen ABB-Mittelspannungsumrichter vom Typ ACS1000 mit integrierter dynamischer Drehmomentunterstützung. „Wir hatten mit ABB bereits gute Erfahrungen gesammelt“, erklärt Furrer. Denn man habe für diverse Pumpen- und Lüfteranwendungen bereits rund 30 Niederspannungs-Umrichter bei Sauber Aerodynamik im Einsatz. Gefertigt und für den Einsatz ausgelegt wurde der Umrichter im ABB-Kompetenzzentrum für Leistungselektronik im aargauischen Turgi beheimatet.
Zeit ist Geld
„Als der ACS1000 angeliefert wurde fragten wir uns: Bringt er wirklich die erforderliche Leistung von 3MW in den Motor?“, erzählt Furrer. Schließlich sei das neue Gerät nur etwa halb so groß wie der ursprüngliche Umrichter gewesen. ABB verweist hier auf die großen Fortschritte, die die Leistungselektronik in den letzten Jahren gemacht hat. Um die Kosten möglichst gering zu halten, sollte der Betrieb beim Austausch nur kurz unterbrochen werden. Im Ergebnis konnten bereits zwei Wochen nach Beginn des Einbaus wieder die nächsten Tests gefahren werden. Mit dem Frequenzumrichter bestellte Sauber auch gleich einen Trockentransformator, gefertigt von ABB Trasfor im Tessin. Er transformiert die Spannung aus dem 16kV-Mittelspannungsnetz auf die 1.900V Betriebsspannung des Antriebssystems herunter. „Früher brauchten wir einen Mittelspannungsschalter, um die Netzrückwirkungen unseres leistungsstarken Systems zu kontrollieren“, erklärt Furrer. „Aufgrund der Vormagnetisierung des neuen Trafos entfiel dessen Notwendigkeit, was die Komplexität des Gesamtsystems reduziert.“ Der Motor des Ventilators selbst ist luftgekühlt. Allein der Motor des Lüfters für den Ventilatormotor hat eine Leistung von 55kW. Auch für dessen Antrieb lieferte ABB einen neuen Frequenzumrichter vom Typ ACH580.
Priorität für Sicherheit
„Die Inbetriebsetzung des ACS1000 gestaltete sich mit der Integration in das übergeordnete Leitsystem durchaus anspruchsvoll“, erläutert ABB-Verkaufsingenieur Benjamin Hoffmann. „Der Mittelspannungsantrieb ist zwar auch für Lüfteranwendungen konzipiert. Aber der Ventilatormotor bei Sauber ist doch deutlich leistungsstärker als gewöhnlich – und Sicherheit hat dabei oberste Priorität.“ Der Umrichter fährt den Motor in rund 60 Sekunden auf die maximale Leistung hoch und kann ihn im Notfall in wenigen Sekunden wieder zum Stillstand bringen.
