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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, bei ausgewählten Geräteversionen optional bis 32 kHz. 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

Spannungsklasse 400 VAC
Eingangsspannungsbereich 180 .. 528 VAC

GerätetypNetzspannungAusgangsleistung (kW)Ausgangsscheinleistung (kVA)Ausgangsstrom (A) Ausgangsspitzenstrom (A)HxBxT (mm)GewichtKühlung
0SD4MC1C1Fxxxx3 x 400 VAC62 kW62 kVA @ 16 kHz100 A @ 16 kHz 3)130445 x 260 x 24720 kgLuft
0SD4MD3D1Fxxxx3 x 400 VAC97 kW114 kVA @ 16 kHz165 A @ 16 kHz165685 x 388 x 18830 kgWasser  1)
0SD4MD1D1Fxxxx3 x 400 VAC72 kW83 kVA @ 16 kHz120 A @ 16 kHz165656 x 545 x 21834 kgLuft
0SD4ME3E1Fxxxx3 x 400 VAC150 kW177 kVA @ 16 kHz255 A @ 16 kHz255771 x 439 x 20743 kgWasser 1)
0SD4ME3F1Fxxxx3 x 400 VAC180 kW215 kVA @ 16 kHz310 A @ 16 kHz310771 x 439 x 20743 kgWasser  1)
0SD4ME1F1Fxxxx3 x 400 VAC115 kW132 kVA @ 16 kHz190 A @ 16 kHz255746 x 629 x 27354 kgLuft
0SD4ME1F1Fxxxx3 x 400 VAC130 kW152 kVA @ 16 kHz220 A @ 16 kHz310746 x 629 x 27354 kgLuft
0SD4MG2H1Fxxxx3 x 400 VAC285 kW333 kVA @ 16 kHz480 A @ 16 kHz4801317 x 336 x 48994 kgWasser  2)
0SD4MG2K1Fxxxx3 x 400 VAC365 kW436 kVA @ 16 kHz630 A @ 16 kHz6301317 x 336 x 48994 kgWasser  2)
0SD4MG1H1Fxxxx3 x 400 VAC205 kW236 kVA @ 16 kHz340 A @ 16 kHz4801317 x 684 x 374133 kgLuft
0SD4MG1K1Fxxxx3 x 400 VAC265 kW308 kVA @ 16 kHz445 A @ 16 kHz6301317 x 684 x 374133 kgLuft
0SD4MH3L1Fxxxx3 x 400 VAC490 kW554 kVA @ 8 kHz800 A @ 8 kHz8001478 x 353 x 596136 kgWasser  1)

1) Kühlrohre Aluminium
2) Kühlrohre Kupfer
3) Maximale Schaltfrequenz 32 kHz

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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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, bei ausgewählten Geräteversionen optional bis 32 kHz. 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
     

Die Schnittstellen des Frequenzumrichters SD4M

Frequenzumrichter 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

Spannungsklasse 400 VAC
Eingangsspannungsbereich 180 .. 528 VAC

GerätetypNetzspannungAusgangsleistung (kW)Ausgangsscheinleistung (kVA)Ausgangsstrom (A) Ausgangsspitzenstrom (A)HxBxT (mm)GewichtKühlung
0SD4MC1C1Fxxxx3 x 400 VAC62 kW62 kVA @ 16 kHz100 A @ 16 kHz 3)130445 x 260 x 24720 kgLuft
0SD4MD3D1Fxxxx3 x 400 VAC97 kW114 kVA @ 16 kHz165 A @ 16 kHz165685 x 388 x 18830 kgWasser  1)
0SD4MD1D1Fxxxx3 x 400 VAC72 kW83 kVA @ 16 kHz120 A @ 16 kHz165656 x 545 x 21834 kgLuft
0SD4ME3E1Fxxxx3 x 400 VAC150 kW177 kVA @ 16 kHz255 A @ 16 kHz255771 x 439 x 20743 kgWasser 1)
0SD4ME3F1Fxxxx3 x 400 VAC180 kW215 kVA @ 16 kHz310 A @ 16 kHz310771 x 439 x 20743 kgWasser  1)
0SD4ME1F1Fxxxx3 x 400 VAC115 kW132 kVA @ 16 kHz190 A @ 16 kHz255746 x 629 x 27354 kgLuft
0SD4ME1F1Fxxxx3 x 400 VAC130 kW152 kVA @ 16 kHz220 A @ 16 kHz310746 x 629 x 27354 kgLuft
0SD4MG2H1Fxxxx3 x 400 VAC285 kW333 kVA @ 16 kHz480 A @ 16 kHz4801317 x 336 x 48994 kgWasser  2)
0SD4MG2K1Fxxxx3 x 400 VAC365 kW436 kVA @ 16 kHz630 A @ 16 kHz6301317 x 336 x 48994 kgWasser  2)
0SD4MG1H1Fxxxx3 x 400 VAC205 kW236 kVA @ 16 kHz340 A @ 16 kHz4801317 x 684 x 374133 kgLuft
0SD4MG1K1Fxxxx3 x 400 VAC265 kW308 kVA @ 16 kHz445 A @ 16 kHz6301317 x 684 x 374133 kgLuft
0SD4MH3L1Fxxxx3 x 400 VAC490 kW554 kVA @ 8 kHz800 A @ 8 kHz8001478 x 353 x 596136 kgWasser  1)

1) Kühlrohre Aluminium
2) Kühlrohre Kupfer
3) Maximale Schaltfrequenz 32 kHz

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

Über Sieb & Meyer

SIEB & MEYER AG - Antriebs- und Steuerungslösungen der neusten Generation


SIEB & MEYER wurde 1962 gegründet und ist ein erfolgreiches Unternehmen auf dem Gebiet der Industrieelektronik. Mit heute rund 300 Mitarbeitenden weltweit, entwickeln und fertigen wir Steuerungstechnik und Antriebselektronik. Zu unseren Kerntechnologien gehören Steuerungen für den Maschinenbau und die Automatisierungstechnik, Servoverstärker für unterschiedlichste Antriebe sowie Frequenzumrichter für Hochgeschwindigkeitsmotoren und -generatoren.

Kontakt

SIEB & MEYER AG
Auf dem Schmaarkamp 21
D-21339 Lüneburg
Tel.: +49 4131 203 0
Fax: +49 4131-203 2000

Alle Ansprechpartner im Vertrieb finden Sie unter: www.sieb-meyer.de/kontakt/vertrieb

Alle Vertretungen und Partner finden Sie unter: www.sieb-meyer.de/kontakt/vertretungen-partner