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Frequenzumrichter SD4B

Frequenzumrichter SD4B von SIEB & MEYER, der Nachfolger von SDB2 plus, eignet sich sowohl für den Einsatz als hochdynamischer Servoverstärker für den Betrieb von rotativen und linearen Niedervolt-Servomotoren als auch für einen optimierten Betrieb von hochdrehenden Niedervolt-Synchron- und Asynchronmotoren sowie auch IPM-Motoren. Regelungsseitig ermöglicht der SD4B den Betrieb bis zu einer Drehfeldfrequenz von 4.000 Hz (240.000 1/min), was ein Alleinstellungsmerkmal im Markt darstellt und den Nutzern neue Möglichkeiten/Auslegungen erlaubt.

So lassen sich Motoren drehzahl- bzw. momentgeregelt betreiben – und zwar ab Drehzahl Null. Die Sicherheitsfunktion Safe Torque Off (STO) ist standardmäßig integriert, sodass stetig steigende Anforderungen an die Maschinensicherheit kostengünstig realisiert werden können. 

Im Hochgeschwindigkeitsbereich erlaubt der SD4B einen sensorbehafteten Betrieb von Motoren mit Überlagerter Synchronisationsfunktion auf Basis von 24V Synchronisations-Signalen. So lassen sich mehrere Hochgeschwindigkeitsmotoren im Master-/Slave-Betrieb winkelsynchron betreiben, was zum Beispiel im Bereich der optischen Systeme hilfreich ist. Die robuste Drehzahlregelung erlaubt dabei auch hohe Massenträgheitsverhältnisse zwischen Motor und Werkzeug von bis zu 1:100.

Durch die in der Beantragung befindliche NRTL/CSA-Zertifizierung können Anwender ab Anfang 2023 die Geräte ohne zusätzliche Abnahmen in Systeme für den US-amerikanischen Markt integrieren.
 

Highlights

  • Master-Slave-Betrieb

    Funktion:
    Synchronisation mehrerer SD4B  / Motoren mittels mit Überlagerter Synchronisationsfunktion auf Basis von 24V Synchronisations-Signalen.

    Vorteil:
    Autarke hochgenaue Synchronisation mehrerer SD4B-Frequenzumrichter / Motoren.

    Nutzen:
    Geringere Systemkosten.

  • Universelle Motorregelung

    Funktion:
    Sensorloser und sensorbehafteter Betrieb von Niedervolt-Asynchron-, Synchron- und IPM-Motoren.

    Vorteil:
    Optimaler Betriebsmodus für unterschiedlichste Systemkonfigurationen.

    Nutzen:
    Reduzierung der Gerätevielfalt.

  • Integrierte Logikspannungsversorgung

    Funktion:
    NRTL/CSA-Zertifizierung.

    Vorteil:
    Einfachere Integration in Maschinen für den nordamerikanischen Markt.

    Nutzen:
    Geringere Kosten, da keine zusätzlichen Abnahmen notwendig sind.

Das Platzwunder

Der Frequenzumrichter SD4B verfügt über ein IP20-Gehäuse und zeichnet sich durch seine kompakte Bauweise aus: Dank der geringen Breite von 25 mm benötigt er nur wenig Bauraum. Darüber hinaus ist der Frequenzumrichter mit einer internen Logikspannungsversorgung ausgestattet – eine zusätzliche externe 24 VDC-Versorgung entfällt. 

Der SD4B bietet neben der Sicherheitsfunktion STO standardmäßig CANopen, Modbus RTU und Modbus TCP. Optional steht eine EtherCAT-Schnittstelle zur Verfügung, PROFINET und POWERLINK befinden sich in Vorbereitung. Neben den TTL-Encoder-Ein- und Ausgängen stehen den Anwendern jeweils fünf digitale Ein-/Ausgänge sowie eine Ethernet-Schnittstelle für eine einfache Parametrierung zur Verfügung.

Die Schnittstellen des Frequenzumrichters SD4B

  1. DC-Spannungsversorgung
  2. EtherCAT (Powerlink und PROFINET in Vorbereitung)
  3. Ethernet 100 MBit, Modbus TCP, Parametrierung, Diagnose und Betrieb
  4. Analoge Sollwert-Schnittstelle +/-10 V
  5. Integrierte Sicherheit "STO": Anlaufsperre zum Erreichen der Kategorie 4/PL e gemäß EN 13849 1:2015 und EN 61508:2010 SIL3
  6. 5 digitale Eingänge und 5 digitale Ausgänge sowie 24 V DC-Logikspannungsversorgung
  7. RS232/485, CAN, CANopen, ModbusTCP
  8. Digitales Motorgeber-Interface (BiSS-C, EnDAT 2.2, TTL, Hall-Geber)
  9. Motoranschluss

Antriebsfunktionen und Sicherheitstechnik

SVC
U/f PWM
Servo
LI
STO

Simulation, Inbetriebnahme, Monitoring: drivemaster4

Die Parametrier-, Simulations- und Diagnosesoftware drivemaster4 ermöglicht dem Anwender eine einfache und schnelle Inbetriebnahme von Antriebssystemen. Durch das integrierte Simulationstool Motor Analyzer kann der Anwender bereits zum Zeitpunkt der Systemauslegung nachweisen, dass die geünschten Systemeigenschaften in Bezug auf Arbeitspunkte und Oberschwingungen realisierbar sind. Basis dafür sind passende elektrische Motordaten.

Simulation:

  • Elektrische Betriebspunkte
  • Einfluss der PWM-Frequenz/Umrichter Topologie
  • FFT-Analyse inklusive THDi-/THDu-Berechnung
  • Export der Simulationsdaten

Inbetriebnahme:

  • Parametrierung der Motordaten/Schnittstellen
  • Optimierung mittels Oszilloskop
  • Inbetriebnahme-Tool

Monitoring:

  • Datenlogger
  • Echtzeituhr
  • Fehlerspeicher
  • Betriebsstundenzähler

Technische Spezifikationen Frequenzumrichter SD4B

Gerätetyp Nennleistung1) Nennstrom Spitzenstrom/Zeit Max. Ausgangsspannung1) HxBxT (mm) Gewicht Kühlung
Gehäusegerät (SD4B) - 1 x 24...80 VDC Versorgungsspannung
0SD4BB1D1Pxxxx 2) 940 VA 10 Aeff 12 Aeff/10 s 3 x 55 VAC 165 x 120 x 25 0,55 kg Luft


1) Nennleistung und max. Ausgangsspannung bei kursivgedruckterNetzspannung/Versorgungsspannung
2) NRTL/CSA-Zertifizierung voraussichtlich Anfang 2023 verfügbar

Anwendungen

  • Hochgeschwindigkeitsspindeln sind die Schlüsselkomponenten in einer Werkzeugmaschine. Nur wenn diese optimal betrieben werden, kann auch die erhoffte Bearbeitungsgenauigkeit, Produktivität und Standzeit der gesamten Maschine gewährleistet werden. 

  • Beim Abrichten ist es extrem wichtig, dass die Spindeltemperatur niedrig gehalten wird, denn eine Temperaturentwicklung in der Spindel bedeutet auch ein Längenwachstum und dadurch eine Positionsverlagerung des Werkzeugs. 

  • Kleine CAD/CAM-Fräsmaschinen werden zum Beispiel in Dentallabors, für Schmuck- oder Gravierarbeiten sowie bei der Erstellung von Werbedisplays eingesetzt.

  • Polygonscanner basieren auf speziellen Optiken und werden unter anderem in Sortiermaschinen eingesetzt.

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