Die neue Generation von ABB-Frequenzumrichtern speist Bremsenergie von Elektromotoren als annähernd oberschwingungsfreien Strom ins Netz zurück.
In der Industrie werden Elektromotoren oft in Anwendungen mit zahlreichen Bremsvorgängen eingesetzt. Ein Brems-Chopper und externe elektrische Widerstände geben dabei Bremsenergie in Form von Wärme ab. Die verpufft dann wirkungslos oder muss sogar mit zusätzlicher Energie gekühlt werden. Rückspeisefähige drehzahlgeregelte Antriebe hingegen können diese Bremsenergie ins Netz zurückspeisen. Die Energieeffizienz verbessert sich dadurch erheblich.
ABB ist seit langem der führende Anbieter solcher Lösungen: Die rückspeisefähigen Frequenzumrichter ABB Industrial Drives ACS880 decken einen Leistungsbereich von 4 bis 3.200 Kilowatt (kW) – und damit den breitesten auf dem Markt – ab. Sie können den Energieverbrauch bedeutend senken, reduzieren durch die kompakte Bauweise den Platzbedarf um bis zu 85 Prozent und senken so auch die Investitionskosten um bis zu 30 Prozent. Zudem macht die geringere Wärmeabgabe eine erheblich weniger aufwendige Klimatisierung des Elektroraums notwendig.
Energie sparen dank Rückspeisung
Rückgespeiste Energie ist „sauber“ und von hoher Qualität. Sie kann von anderen Verbrauchern genutzt werden, wodurch sich der Anlagenwirkungsgrad deutlich erhöht. Die neue Generation der ABB Industrial Drives kann den Cosinus Phi der Grundschwingung unter allen Lastbedingungen auf Eins regeln, sodass Blindleistung und der Energieverbrauch optimiert werden.
Die bei herkömmlichen Verfahren der Widerstands- und mechanischen Bremsung als Wärme abgegeben Bremsenergie erfordert oft eine zusätzliche Kühlung. Die geringere Wärmeabgabe infolge der Energierückspeisung in das Netz führt zu einer erheblich weniger aufwendigen Klimatisierung des Elektoraums.
Wieviel Energie solche Lösungen einsparen, zeigt folgendes Beispiel: Bei einem Kran für die Abfallentsorgung mit einem 55-kW-Hubmotor, einem 9-kW-Kranfahrtmotor und einem 4,5-kW-Katzfahrtmotor und einem rückspeisefähigen Frequenzumrichter betragen die Einsparungen pro Jahr geschätzte 15,6 Megawattstunden (MWh) Energie – oder umgerechnet etwa 2.300 Euro. Diese Reduktion um 32 Prozent entspricht dem durchschnittlichen Jahresenergieverbrauch von vier deutschen Haushalten.
Entfernen störender Oberschwingungen
Nichtlineare elektrische Verbraucher, darunter fallen auch drehzahlgeregelte Antriebe, verursachen Oberschwingungen, die zu unerwünschten Verzerrungen der Spannung und des Stroms in den Netzen führen. Die Oberschwingungen führen zu einem unzuverlässigen Betrieb und können andere Verbraucher wie Motoren, Transformatoren und weitere elektrische Einrichtungen übermäßig aufheizen. Das erfordert eine zusätzliche Kühlung, sorgt für Energieverluste und kann schlimmstenfalls zu vorzeitigen Ausfällen führen.
Zwar können zusätzliche elektrische Filter diese Oberschwingungen dämpfen, besser ist es jedoch, sie gar nicht erst entstehen zu lassen. Genau das leistet die neue Generation der rückspeisefähigen ABB-Frequenzumrichter, sie verhindern Oberschwingungen bevor sie auftreten. Der ACS880 kann den Cosinus Phi der Grundschwingung zur Optimierung der Blindleistung unter allen Lastbedingungen auf Eins regeln und erfüllt Oberschwingungsnormen wie IEEE519, IEC61000-3-12 und G5/4 in vollem Umfang.
Weniger Stillstand durch höhere Zuverlässigkeit
Die neuen rückspeisefähigen Frequenzumrichter ACS880 zeichnen sich durch eine hohe Störfestigkeit gegenüber Netzstörungen aus und können die Motorspannung auch bei instabiler Einspeisung stabil halten oder sogar erhöhen. Dadurch wird ein zuverlässiger Betrieb auch bei einem Abfall der Einspeisespannung unter den Normalwert sichergestellt.
Kompaktes Paket optimiert Kosten und spart Platz
Durch den Wegfall externer Bremskomponenten können die rückspeisefähigen Frequenzumrichter von ABB deutlich kompakter gebaut werden als herkömmliche Lösungen. Die dadurch reduzierten Engineering- und Materialkosten und der geringere Platzbedarf im Elektroraum ergeben in Summe ein erhebliches Einsparungspotential bei den Schrankbaukosten.
Die Wandmontagegeräte ACS880-11, die Einbaumodule ACS880-14 und die Schrankgeräte ACS880-17 haben alle notwendigen Komponenten in einem anschlussfertigen Gehäuse integriert. Das erleichtert und beschleunigt den Schrankeinbau zusätzlich, weil die nachträgliche Verdrahtung verschiedener Komponenten entfällt.
Maximale Motor-Performance und -Effizienz
Die neuen ACS880 gewährleisten die volle Motorspannung unter allen Bedingungen. Die Frequenzumrichter sind mit der Drehmomentregelung DTC ausgestattet und bieten damit eine präzise und dynamische Drehzahl- und Drehmomentregelung für eine maximale Motor-Performance und -Effizienz.
Damit sind die ABB-Lösungen selbst höchsten Ansprüchen, wie sie z.B. bei Anwendungen auf Prüfständen gefordert werden, gewachsen. So sorgt ein ABB Industrial Drive unter anderem am Allradprüfstand eines führenden Landmaschinenherstellers nicht nur für die nötige Präzision sondern auch für signifikante Kosteneinsparungen. Bis zu 90 Prozent der Bremsenergie, die bei den Tests früher in wirkungslose Wärme umgewandelt wurde, können heute dank des ABB-Frequenzumrichters zurückgespeist werden.
Ähnliche Effekte lassen sich auch bei weiteren typischen Applikationen wie Zentrifugen, Wuchtstände, Wickler oder Turbinen erzielen.
Digitalisierung und Konnektivität für einen optimierten Prozess
Neben allen diesen Vorzügen dient der Frequenzumrichter ACS880 auch als multipler Sensor, der wichtige Informationen wie Motordrehzahl, Motordrehmoment, Motorströme, verschiedene Temperaturen und viele andere Parameter ausliest. Diese Daten stehen dann für die Diagnose, Fernüberwachung und Prozessoptimierung über ABB Ability – die Bündelung aller Produkte, Services und Lösungen im digitalen Angebot von ABB inklusive Cloud-Anbindung – zur Verfügung.
ABB (ABBN: SIX Swiss Ex) ist ein global führendes Technologieunternehmen in den Bereichen Elektrifizierungsprodukte, Robotik und Antriebe, Industrieautomation und Stromnetze mit Kunden in der Energieversorgung, der Industrie und im Transport- und Infrastruktursektor. Aufbauend auf einer über 130-jährigen Tradition der Innovation gestaltet ABB heute die Zukunft der industriellen Digitalisierung und treibt die Energiewende und die Vierte Industrielle Revolution voran. Um zu einer nachhaltigen Zukunft beizutragen, verschiebt ABB als namensgebender Partner der FIA Formel E Rennsportserie die Grenzen der Elektromobilität. Das Unternehmen ist in mehr als 100 Ländern tätig und beschäftigt etwa 136.000 Mitarbeiter. ABB in Deutschland erzielte im Jahr 2016 einen Umsatz von 3,28 Milliarden Euro und beschäftigt 10.540 Mitarbeiter. www.abb.de
Anmerkung: Alle Angaben nach US-GAAP.
In Anwendungen mit häufigen Bremsvorgängen, wie z. B. Liften, bieten rückspeisefähige Frequenzumrichter ein hohes Energieeinsparpotenzial. 
Bei einem Kran für die Abfallentsorgung mit 55-kW-Hubmotor, 9-kW-Kranfahrtmotor und 4,5-kW-Katzfahrtmotor lassen sich mit einem rückspeisefähigen Antrieb von ABB 15,6 MWh einsparen. 
Die neuen rückspeisefähigen Frequenzumrichter ACS880 speisen Bremsenergie von Elektromotoren als annährend oberschwingungsfreien Strom ins Netz zurück.
