Steigerung der Energieeffizienz durch oberschwingungsoptimierte Anregelstrategien
Steigerung der Energieeffizienz in Werkzeugmaschinen durch Reduzierung von Oberschwingungen
Seit einigen Jahren gibt es eine starke weltweite Tendenz zur Energieeffizienz, die durch den zunehmenden Einsatz von Leistungselektronik realisiert wird. Nicht lineare elektrische Baugruppen erzeugen nichtsinusförmige Signale, die sich über das gesamte Netz verbreiten. Nicht linearer Strom enthält Frequenzkomponenten, die Vielfache der Frequenz des Stromversorgungssystems sind. Diese Frequenzkomponenten werden im Allgemeinen als Oberschwingungsströme bezeichnet. Aus allen Produkten wo Spannung und Strom nicht die gleiche Frequenz haben entsteht Oberschwingungsblindleistung, welche im Gegensatz zu Grundschwingungsblindleistung, auch bekannt als Verschiebungsblindleistung, nicht mit Energiespeicherung verknüpft und nicht durch Kondensatoren kompensiert werden kann. Oberschwingungsblindleistung verursacht unnötige Netzbelastung, Zerstörung und Überhitze in Motoren, Maschinenausfälle und kürzere Lebenszeiten.
Frequenzumrichter als eine typische nichtlineare Komponente ist u.a. die Hauptursache von der Entstehung der Oberschwingungen in WZM. Generell verfügen Anfahrtssignale in WZM über eine Rampenform oder eine leicht aufgeweichte Rampenform. Mit Hilfe von Zeitverzögerungselementen (PT-Glieder) werden die Anfahrtssignalkurven von Startzeitpunkt bis zum Erreichen der Zieldrehzahl ohne sprunghafte Änderung geglättet. Infolgedessen entstehen im Frequenzbereich weniger Oberschwingungen des Basissignals des drehenden Motors. Dazu ist es steuerungsseitig notwendig das von der SPS ausgesendetes Anfahrtssignal der Motordrehzahl anzupassen. Es ist keine zusätzliche Software oder Hardware nötig. Als Ergebnis konnten wir erreichen, dass die Blindleistung um bis zu 21% reduziert und die zur Verfügung gestellte Wirkleistung um bis zu 12% gesteigert werden konnte.
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