Einfache Überwachung zwischen 10 und 800Hz
Also stellte man sich die Frage, ob die Anforderungen nicht auch anders und vor allem einfacher erfüllt werden konnten. „Gemeinsam mit IPF Electronic entwickelten wir auf Basis des Überwachungsmoduls VY86 ein Verfahren, das eine vereinfachte Überwachung von frequenzgeregelten Elektromotoren ermöglicht“, so Kurz. Mit dem IPF-Modul erfolgt die Kontrolle der Drehzahl über die Ermittlung der Frequenz, die der Umrichter an den Motor überträgt. Hierzu wird ein Stromwandler (für 50 oder 100A) auf eine Ader der Motorzuleitung aufgesteckt und mit der Auswerteeinheit VY86 verbunden. Das Modul vergleicht die aufgenommene Frequenz mit einer zuvor eingelernten Maximalfrequenz. Wird dieser Wert um eine mit einem Potentiometer einstellbare Toleranz (1 bis 5%) überschritten, so schaltet das Gerät ein Alarmrelais, über das der Antriebsmotor abgeschaltet wird. Das Modul ist für eine Frequenzüberwachung zwischen 10 und 800Hz einsetzbar, benötigt lediglich 24VDC als Versorgungsspannung und mit einer Breite von 35,6mm nur wenig Platz auf der Hutschiene. Das verwendete Relais ist als Wechsler für 250VAC/1,5A ausgelegt. Durch das neue Verfahren verbleiben der Stromwandler und die Auswertung im Schaltschrank. Die aufwendige Montage eines Signalgebers hingegen entfällt, und auch die Nachrüstung von bestehenden Anlagen ist kein Problem.
EMV-Störungen effizient gedämpft
„Wir haben mit IPF Electronic diesen digitalen Motor-Überdrehzahlschutz im Grunde nach dem gleichen Prinzip entwickelt, wie eine von uns zunächst angedachte Vorgängerlösung ohne induktive Sensoren oder Drehzahlgeber“, erklärt Kurz. Diese hatte aber den Nachteil, dass eine Ader der Motorzuleitung durch das Überwachungsgerät geführt werden musste. „Das führte zu Problemen bei der EMV-Schirmung der Leitung, die wir normalerweise direkt am Frequenzumrichter aufnehmen. Immerhin sprechen wir in diesem Zusammenhang teilweise von 75kW-Motoren als Spindelantriebe für unsere Hochleistungsmaschinen, die einen relativ dicken Kabelquerschnitt haben. Das ganze Handling erwies sich daher als äußerst schwierig.“ Die neue Lösung hat indes den Vorteil, dass die Phase des Antriebs jetzt nicht mehr durch das Gerät geführt werden muss. Möglich wird das durch zwei separate Bauteile. Zum einen mit einer Ringkernspule, durch die eine Motorkabelader geführt wird. Sie befindet sich direkt unterhalb des Frequenzumrichters und dämpft bereits einen Großteil der EMV-Störungen. Zum anderen mit der separaten Auswerteeinheit VY86, die sich in EMV-sicherer Entfernung vom Frequenzumrichter auf der Hutschiene befestigen lässt. „Somit können wir die Schirmung sehr nahe an den Umrichter bringen und EMV-Störungen entscheidend vermindern“, erklärt Kurz. Die Neuentwicklung sei darüber hinaus sehr kompakt und gehe völlig konform mit der EN13849-1.
Sicherheitsfunktionen erweitert
Die Anforderungen der EN13849-1 an eine stufenlose Drehzahlüberwachung für Frequenzumrichter verlangen u.a. von den hierfür verwendeten Geräten spezifische Sicherheitsfunktionen. So muss ein Sensor mit integriertem Mikroprozessor beispielsweise über eine Watchdog-Funktion verfügen. Der digitale Motor-Überdrehzahlschutz wurde daher in Anlehnung an diese Anforderungen von IPF Electronic mit zusätzlichen Überwachungsfunktionen ausgestattet. Hierzu gehören eine Überprüfung des internen Gerätespeichers bei der Initialisierung sowie eine Überwachung des zwangsgeführten Ausgangsrelais. Das Signal vom Stromwandler wird außerdem zweikanalig im Gerät verarbeitet. Sollte eine Differenz zwischen den internen Signalen festgestellt werden, ist der Überdrehzahlschutz nicht betriebsbereit. Zusätzlich zu diesen Sicherheitsabfragen wird der Hauptprozessor permanent auf Funktion überwacht.
