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Frequenzumrichter SD4M

Frequenzumrichter SD4M

Die meisten Standard-Umrichter verwenden in den höheren Leistungsklassen die bekannte Technik der Zwei-Level-Pulsweitenmodulation (PWM) mit max. 8 kHz Schaltfrequenz. Das führt in den meisten Hochgeschwindigkeits-Anwendungen dazu, dass zusätzliche Komponenten wie LC-Filter oder Drosseln benötigt werden, um die im Motor entstehenden Zusatzverluste zu minimieren.

SIEB & MEYER-Frequenzumrichter sind speziell für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen konstruiert und nutzen die in diesen Applikationen sehr vorteilhafte Drei-Level-Technologie – auch Multi-Level-Technologie genannt. Die SD4M-Geräte treten die Nachfolge der erfolgreichen SD2M-Serie an und sind für den stationären Einsatz in Schaltschränken von Turbokompressoren/-verdichtern sowie für ORC, (Ab-)Gasentspannungsanlagen und Schwungmassenspeicher konzipiert.

Der Top-Booster

Die zum Einsatz kommende Drei-Level-Technologie macht den Unterschied, da in der Regel bei Verwendung unserer Umrichterbaureihe SD4M keine Motor-Filterelemente benötigt werden. Begründet ist dies nicht nur in der Drei-Level-Technologie, sondern auch darin, dass standardmäßig PWM-Schaltfrequenzen bis 16 kHz geliefert werden. Die Kombination resultiert in einer wesentlich verbesserten Motorstrom-Qualität, die die unerwünschten Rotorverluste extrem reduziert – und zwar um bis zu 90 %!

Technologie/
System-Eigenschaften		 SD4M
Drei-Level-PWM		 Standardumrichter Zwei-Level-PWM
mit Motordrossel		 Standardumrichter Zwei-Level-PWM
mit LC-Filter
Geringes Gewicht ✓ X X
Geringer Bauraum ✓ X X
Keine Gefahr von
Resonanzeffekten		 ✓ ✓ X
Gesamtkosten ✓ X X

Highlights

  • Drei-Level-Technologie

    Funktion:
    Die Endstufen des SD4M basieren auf einer Drei-Level-Technologie und stellen Drehfeldfrequenzen bis 4.000 Hz mit Schaltfrequenzen von 16 kHz zur Verfügung.

    Vorteil:
    Reduzierung der Motorverluste bei minimalem Aufwand für Motorfilter/-drosseln sowie eine geringe Störausstrahlung und Isolationsbeanspruchung

    Nutzen:
    Geringere System-/Betriebskosten über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg.

  • Wirkungsgrad

    Funktion:
    Die Geräte erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu 98 %

    Vorteil:
    Die hohe Effizienz gewährleistet einen optimalen Systemwirkungsgrad und reduziert auch die notwendigen Kühlungsmaßnahmen.

    Nutzen:
    Maximaler Systemertrag und verbesserte Ökobilanz durch geringeren Energieverbrauch

  • DC-Spannungsversorgung für aktive Magnetlager

    Funktion:
    Bei Verlust der Netzversorgung aktives Notbremsen und Aufrechterhaltung der Spannungsversorgung.

    Vorteil:
    Einsparung einer separaten Spannungsversorgung für die Magnetlager.

    Nutzen:
    Schutz der Magnetlager bei Spannungsausfall und Kostenersparnis.

Unsere Erfahrung in Sachen High-Speed – Ihr Vorteil!

Bis zu 60 % weniger Bauraum für die benötigten elektrischen Komponenten

Verbesserung der Verfügbarkeit aufgrund reduzierter Bauteile

Bis zu 50 % weniger Gewicht für die benötigten elektrischen Komponenten

Verbesserung der ökologischen Bilanz durch geringeren Energieverbrauch

Deutlich geringerer Verdrahtungs- und Montageaufwand

Konnektivität für die Zukunft Ethernet/Webserver/EtherCAT/Modbus

Kostenreduktion für den Antriebsstrang

Maximale Performance von IPM-Motoren Ld ≠ Lq durch dynamische Arbeitspunktregelung

Verbesserung des Wirkungsgrades des Gesamtsystems

Motorströme im Vergleich

Gut zu wissen

  • Derzeit verfügbare Leistungsklassen von 100 bis 500 kVA, mit bis zu 800 Aeff Nennstrom
  • Flüssigkeitskühlung als Standard (wasserbasierend), Luftkühlung auf Anfrage
  • NRTL/CSA zertifiziert
  • Sehr geringe Isolationsbeanspruchung der Motorwicklung – auch bei langen Motorleitungen – aufgrund von 50 % kleinerer PWM-Schaltamplituden (siehe Grafik unten)
  • Optionale DC-Spannungsversorgung für aktive Magnetlager, über intern abgesicherte DC-Zwischenkreis-Klemmen
  • Konstruiert für 100 % Auslastung 24/7
  • Alle Leistungskomponenten ausgelegt für 10 Jahre Dauerbetrieb mit Nennlast
  • Konstruiert für weltweite 3-phasige Versorgungsnetze - auch potentialfrei IT
  • Leistungsfähige Parametrier- und Diagnosesoftware drivemaster4
  • Kundenspezifische Lösungen realisierbar
  • 3C3-Schutzlackierung der Leiterplatten für Betriebssicherheit in aggressiver Umgebung
     
Frequenzumrichter SD4M

Die Schnittstellen des Frequenzumrichters SD4M

  1. Netzspannung
  2. Logikkarte
  3. Motoranschluss
  4. Flüssigkeitskühlung

Antriebsfunktionen und Sicherheitstechnik

SVC
U/f PWM
Servo
LI
STO

Simulation, Inbetriebnahme, Monitoring: drivemaster4

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 SD4M
mit 3-phasiger AC-Netzspannung ohne Bremschopper

Gerätetyp Nennleistung1 Nennstrom Max. Ausgangsspannung1 HxBxT (mm) Gewicht Kühlung
Kompaktgeräte - 3 x 200...480 VAC Netzspannung

SD4M

 120 kVA 165 Aeff 3 x 410 VAC 685 x 388 x 188 30 kg Wasser 2) 4)
180 kVA 255 Aeff 3 x 410 VAC 771 x 439 x 207 43 kg Wasser 2) 4)
228 kVA 310 Aeff 3 x 410 VAC 771 x 439 x 207 43 kg Wasser 2) 4)
342 kVA 480 Aeff 3 x 410 VAC 1317 x 326 x 489 94 kg Wasser 2) 3)
438 kVA 630 Aeff 3 x 410 VAC 1317 x 326 x 489 94 kg Wasser 2) 3)
500 kVA 800 Aeff 3 x 410 VAC 1478 x 353 x 596 136 kg Wasser 2) 3)


1) Nennleistung und max. Ausgangsspannung bei kursivgedruckter Netzspannung/Versorgungsspannung
2) Kühlrohre Aluminium
3) Kühlrohre Kupfer
4) Luftgekühlte Varianten und Varianten mit anderen Kühlrohrmaterialen auf Anfrage  

Anwendungen

  • Im Bereich von Strömungsmaschinen kann die Erhöhung der Systemdrehzahl bzw. der Verzicht eines Getriebes einen Beitrag zur kontinuierlichen Steigerung der Systemeffizienz leisten. 

    Drucklufterzeugung

  • Eine Vielzahl von Technologien im Bereich der Restenergienutzung oder der mechanischen Energiespeicherung benötigen prinzipiell den Einsatz von Hochgeschwindigkeitsmotoren/-generatoren und die Möglichkeit, den Strom netzkonform ins Stromnetz einzuspeisen. 

    Abwasseraufbereitung

  • Zerstäubungsprozesse, z.B. die Herstellung von Milchpulver oder die Rauchgasbehandlung, bedingen hohe Umfangsgeschwindigkeiten. Anstelle von langsam drehenden Normmotoren ist es daher erforderlich, entsprechende Hochgeschwindigkeitsmotoren einzusetzen. 

    Zerstäuber

  • Kältemaschinen mit Turbo- oder Zentrifugalverdichtern arbeiten mit hohen Drehzahlen. Kein Problem für die Frequenzumrichter von SIEB & MEYER, bei denen das verwendete Regelverfahren zudem für eine außergewöhnlich geringe Rotorerwärmung sorgt.

    Kälte- und Klimatechnik

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