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Frequenzumrichter SD4S

Die Produktvariante SD4S, bei der das S für Stand-Alone steht, macht den Anfang in der neuen Serie SD4x. Die SD4S-Varianten treten die Nachfolge der erfolgreichen SD2S-Varianten an und sind für den stationären Einsatz in Schaltschränken von Werkzeugmaschinen, Turbokompressoren/-verdichtern konzipiert.

Highlights

  • PWM-Frequenzen bis 32 kHz

    Funktion:
    Der SD4S stellt PWM Frequenzen bis 32 kHz und Kommutierungsfrequenzen bis 64 kHz zur Verfügung.

    Vorteil:
    Höhere Drehfeldfrequenzen bis zu 6.000 Hz und geringere harmonische Frequenzanteile.

    Nutzen:
    Realisierung von höherpoligen Motordesigns und geringere Motorverluste.

  • Motor Analyzer

    Funktion:
    Simulation der Betriebspunkte und FFT-Analyse mit THDi- und THDu-Berechnung.

    Vorteil:
    Analyse der Systemperformance bereits zum Entwicklungsbeginn.

    Nutzen:
    Reduzierung Entwicklungszeit, -kosten und -risiko sowie Optimierung des Gesamtsystems.

  • Galvanisch getrennter Thermokontakteingang

    Funktion:
    Der Eingang für den Thermokontakt ist galvanisch von der Logik- und Hauptspannung getrennt.

    Vorteil:
    Sicherer Betrieb auch im Fall eines Isolationsproblems des Thermokontakts im Motor.

    Nutzen:
    Schutz des Umrichters im Fehlerfall und höhere Systemverfügbarkeit.

Bessere Performance und neue Regelungsfunktionen

Gegenüber den SD2S-Varianten hat sich die Prozessorleistung der SD4S-Varianten deutlich verbessert: Der neuen 32 Bit-Prozessor ist bis zu fünfmal schneller und erlaubt somit eine höhere Auflösung, genauere Berechnungen und die schnellere Abarbeitung komplexer Aufgaben. Für den Kunden bedeutet das eine signifikante Steigerung der Performance. Höhere Schaltfrequenzen und eine verbesserte Regelgüte bewirken nochmals gesteigerte Drehzahlen und eine Verbesserung im Gesamtprozess.

SD4S-Geräte können dank eines integrierten Lagereglers eigenständige hochgenaue Positionierungen durchführen. Unterstützt werden nun auch PWM-Schaltfrequenzen von 24 und 32 kHz. Für eine noch feinere Modulierung des sinusförmigen Signals ist eine Kommutierungswinkel-Steuerung für 32, 48 und 64 kHz integriert. Dadurch ergibt sich ein optimaler sinusförmiger Motorstrom, nahezu ohne störender Oberschwingungen. Durch die PWM verursachte Verlustleistung im temperaturanfälligen Motor bzw. Rotor kann somit sehr deutlich minimiert werden.

Zusätzlich wurde die zur Verfügung stehende Prozessorperformance für neue Regelungsfunktionen genutzt. Mit den SD4S-Geräteverianten ist es nun möglich, Synchronmotoren mit "vergrabenen" Magneten, auch Interior Permanent Magnet Motor (IPM) genannt, optimal zu betreiben. Das bei diesen Motoren zusätzlich zur Verfügung stehende Reluktanzmoment wird dabei für jeden Arbeitspunkt in Echtzeit optimiert - Stand der Technik bei anderen Systemen ist eine statische Optimierung auf einen festen Arbeitspunkt.

SD4S - immer die perfekte Antriebsfunktion für Ihre Anwendung

PSM: (Permanent erregter Synchronmotor)
IPM (Interior Synchronous Permanent Magnet Motor)
ASYN: (Asynchronmotor)
SVC: (Sensorlose Vektorregelung)
Servo: (Servomode mit Geberrückführung)
U/f-PWM: (Auf Pulsweitenmodulation aufbauende sensorlose U/f Kennliniensteuerung)
HS-Block: (Blockansteuerung mit Hall-Elementen)

Die Schnittstellen des Frequenzumrichters SD4S

  1. Netzspannung / Externer Ballastwiderstand
  2. 24 VDC Logikspannungsversorgung
  3. Integrierte Sicherheit "STO": Anlaufsperre zum Erreichen der Kategorie 4/PL e gemäß EN 13849 1:2015 und EN 61508:2010 SIL3
  4. RS232/485, CAN, CANopen, Modbus RTU
  5. Ethernet 100 MBit, Parametrierung, Diagnose und Betrieb, Modbus TCP
  6. Digitale Ein- und Ausgänge
  7. Digitales Motorgeber-Interface (BiSS-C, EnDat 2.2, TTL, Hallgeber)
  8. Optional: EtherCAT, (Powerlink und PROFINET in Vorbereitung)
  9. Galvanisch getrennter Thermokontakt
  10. Motoranschluss
  11. Optional: Analoges Motorgeber-Interface (Resolver, SinCos 1 Vss)

Antriebsfunktionen und Sicherheitstechnik

SVC
U/f PWM
HS-Block
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 SD4S

Technische Spezifikationen SD4S

Baugröße Netzspannung Ausgangsleistung [kW] Ausgangsscheinleistung [kVA] Ausgangsstrom [A] Ausgangsspitzenstrom [A] Verfügbarkeit
B1 1 x 50 VAC 0,3 kW 0,7 kVA@16 kHz 8 A@16 kHz 14 A verfügbar

 

Spannungsklasse 230 V

Baugröße Netzspannung Ausgangsleistung [kW] Ausgangsscheinleistung [kVA] Ausgangsstrom [A] Ausgangsspitzenstrom [A] Verfügbarkeit
B1 1 x 230 VAC 0,8 kW 1,6 kVA@16 kHz 4 A@16 kHz 14 A verfügbar
C1 1 x 230 VAC 1,6 kW 3,2 kVA@16 kHz 8 A@16 kHz 28 A verfügbar
D1 1 x 230 VAC 2,4 kW 6,4 kVA@16 kHz 16 A@16 kHz 28 A verfügbar
E1 3 x 230 VAC 4,6 kW 6,4 kVA@16 kHz 16 A@16 kHz 56 A 2023

 

Spannungsklasse 400 V

Baugröße Netzspannung Ausgangsleistung [kW] Ausgangsscheinleistung [kVA] Ausgangsstrom [A] Ausgangsspitzenstrom [A] Verfügbarkeit
D1 3 x 400 VAC 4 kW 5,5 kVA@16 kHz 8 A@16 kHz 24 A 2023
E1 3 x 400 VAC 8 kW 11 kVA@16 kHz 16 A@16 kHz 56 A 2023
H1 3 x 400 VAC 24 kW 33 kVA@16 kHz 48 A@16 kHz 64 A 2023
K1 3 x 400 VAC 48 kW 66 kVA@16 kHz 96 A@16 kHz 120 A 2023

 

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. 

  • Schleifanwendungen nehmen im Bereich der Werkzeugmaschinen eine Sonderstellung ein. So muss zum Beispiel beim Innenrundschleifen ein sensorloser Betrieb von Asynchron- und Synchronspindeln bis 250.000 1/min ermöglicht 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.

  • Hochgeschwindigkeits-Dicing-Spindeln sind die Schlüsselkomponenten in Maschinen zur Verfeinerung von Mikrochips – auch Wafer-Dicing genannt.

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

  • 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. 

  • 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. 

  • 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.

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

  • Bei Schraubanwendungen ist Präzision unabdingbar: Wenn die Vorgabe lautet, eine Schraube exakt mit einem definierten Drehmoment anzuziehen, dann muss der Servoverstärker das auch so umsetzen. 

  • Die für das mechanische Fräsen von Leiterplatten optimierten CNC-Steuerungen mit der dazugehörigen Antriebselektronik von SIEB & MEYER bieten Ihnen eine Systemlösung, die höchste Genauigkeit, Produktivität und Prozesssicherheit Ihrer Maschine gewährleistet.

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