Umrichter Rampen variabel regeln

Koch

Koch

Level-2
Beiträge
106
Reaktionspunkte
8
Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren
Hallo zusammen

Ich entwickle Antriebe für eine Pumpe die, abhängig von den Umgebungsbedingungen, verschiedene Anlaufcharakteristiken benötigt.
Beim Kaltstart in Unterspannung muß ich eine sehr flache Rampe verwenden. (z.B. 30sec) Das ist mein Wurstkäs
Jetzt ist mir diese sehr flache Rampe für den Standardbetrieb nicht performant genug.
Kennt ihr diese Problematik und wie löst ihr das, bzw. geht ihr damit um?
Leider habe ich keine SPS sondern nur einen Umrichter. Und der soll nach Möglichkeit auch nix kosten.

Problematik
Wenn ich die Rampe zu steil mache dann geht mir der Umrichter in Überstrom und schaltet ab. Zumindest kenne ich das von den bisherigen Umrichtern so.
Kann man den Umrichter nicht zwingen unter Nennstrom zu bleiben?
Und/Oder nur eine begrenzte Überlast zur Verfügung zu stellen? (Was der Performanz hilft, bzw. beim Losbrech wirklich essentiell sein kann)

Lösungsansätze
Hm... hab zwischenzeitlich mal ChatGPT gefragt. Ist schon Hammer, aber ich frag lieber euch in der Realität.
ChatGPT schlägt vor
  • Strombegrenzung im Umrichter aktivieren
  • Ggf. auch Stromregelmodus priorisieren statt Drehmomentregelung
Habt Ihr das an euren Umrichtern?
Verwendet ihr andere Verfahren?
Schau mir eben noch die anderen typischen Regelugen an, bin doch zu sehr auf U/f fixiert.

Aktuelle Applikation
Mein Projekt befasst sich aktuell mit BLDC Umrichter und der Funktionsumfang des Umrichters ist... übersichtlich
Aber ich stelle die Frage allgemein, da ich von Pumpen weiß die wegen dem Wurstkäs unschön flache Rampen fahren.

Danke schon mal und
ein schönes langes Wochenende
 
Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren
Was soll man jetzt dazu antworten?
Jeder bessere Umrichter hat eigentlich die Möglichkeit eine Rampe entlang der Stromgrenze zu fahren.
Rampenauswahl kann etweder, wie auch Stadtranduser vorschlägt, per Parametersatz erfolgen oder per Verschaltung auf digitale oder analoge Eingänge. Da musst halt jetzt etwas Zeit und Mühe investieren und den passenden Umrichter zu finden.
 
Danke trotzdem.
In meiner letzten Firma war die Möglichkeit die Rampe unter eine Stromgrenze zu packen wohl nicht bekannt.
Und da wir ABB ACS hatten vermute ich mal das es einen solchen Parameter gab.

Geht eine Strombegrenzung nur mit einer Vektoregelung oder einer vergleichbaren Regelung von Drehmoment/Strom?
Gibt es da einen separaten Limit oder verwendet der Umrichter dann Nenn- oder Maxstrom?

Kann man eine Strombegrenzung sinnvoll mit einer Overload Funktion kombinieren? Gibt es da Erfahrungen?
Vielleicht muß man in diesem Fall einen DigIn nutzen und über einen Taster einen Kaltstart fahren bzw. Overload zu aktivieren.
 
Wenn deine Umrichter am Profibus oder Profinet hängen, dann kannst du doch ( bei den meisten Umrichtern )
die Rampen-Werte über die SPS in die ensprechenenden Parameter schreiben. Ach der z.B. ACS 880 kann das .
 
Wenn man nur eine Startrampe unterschiedlich zur normalen Betriebsrampe haben will, ist die Parametersatzumschaltung fast der beste Weg.
Einige Umrichter haben direkt eine Startrampe bis zur Mindestfrequenz und ab da wird die normale Rampe verwendet. Da käme man möglicherweise ohne Satzumschaltung hin.
 
Stadtranduser schrieb:
Strom (Momentgrenze) so stur ist halt gefährlich, wenn Blockiergefahr besteht.
Zum Vergrößern anklicken....
Ist das nicht die Standardvorgehensweise um etwas zu schützen?
Wenn es um Verstopfungserkennung geht, dann würde ich das auch über Momentengrenzen machen (dann mal kurz rückwärts drehen).
Hier geht's wohl darum, dass die Flüssigkeit temperaturabhängig unterschiedliche Viskosität hat(?)
 
Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren
Mirko123 schrieb:
Ist das nicht die Standardvorgehensweise um etwas zu schützen?
Wenn es um Verstopfungserkennung geht, dann würde ich das auch über Momentengrenzen machen (dann mal kurz rückwärts drehen).
Hier geht's wohl darum, dass die Flüssigkeit temperaturabhängig unterschiedliche Viskosität hat(?)
Zum Vergrößern anklicken....
Rampen entlang einer Stromgrenze haben den Nachteil, dass z.B. das Losbrechmoment gar nicht erst erreicht wird.
Bei einer einfachen U/f-Steuerung hast du dann das Problem, dass du den Motor mit eingestellter Frequenz und eingestellten Strom betreibst, er sich aber nicht dreht -> Defekt.
Es ist auf jeden Fall eine Drehüberwachung emfehlenswert. Egal ob nun direkt oder eine geberlose Rückführung über den Umrichter.
 
Der Themenstarter hat ja gesagt, dass seine bisherigen Umrichter mit Überstrom (vermutlich in U/f) Aussteigen. Du beschreibt hier den Fall dass die Motoren kippen? Kann ja beides passieren. Zumindest spricht hier einiges für eine feldorientierte Regelung, ggf sogar mit Drehzahlgeber.
 
Mirko123 schrieb:
Der Themenstarter hat ja gesagt, dass seine bisherigen Umrichter mit Überstrom (vermutlich in U/f) Aussteigen. Du beschreibt hier den Fall dass die Motoren kippen? Kann ja beides passieren. Zumindest spricht hier einiges für eine feldorientierte Regelung, ggf sogar mit Drehzahlgeber.
Zum Vergrößern anklicken....
Der Themenstarter schreibt aber auch von einem BLDC-Umrichter. Sollte also eher ein Brushless Gleichstrommotor oder ein Schrittmotor sein.
Also erstmal keine Ahnung wie die Hardware überhaupt aussieht und was der Umrichter / Controller kann.
 
Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren
Hallo zusammen

Danke für die rege Beteiligung.
sps_klassik schrieb:
Kann man den genauen Anwendungsfall erfahren?
Zum Vergrößern anklicken....
Die Applikation ist eine ölgeschmierte Drehschieber Vakuumpumpe.
Problematik Kaltstart:
1. Losbrechmoment (bisher noch keine Probleme)
Wie Blockmove beschreibt kann man sich hier ein Problem einbauen mit einer Strombegrenzung.
2. Die ersten Starts mit kalter Pumpe = zähflüssiges Öl in Pumpe (Verdichtungskammer)
Der Vakuumier-Prozess dauert etwa 20sec, mir wäre eine Rampe von <3sec recht im Normalbetrieb.
Allerdings wird der Antrieb bei der Pumpe unter worst case Bedingungen (Unterspannung 10% + Anlauf gegen Unterdruck + Öl 0-5°C) wohl in Überstrom gehen mit dieser Rampe. Deswegen wäre hier ein "optionaler" Sanftanlauf schön, am besten automatisch, deswegen die Strombegrenzung.

Aktuelle Testumrichter
Umrichter 1: Fährt stur seine Rampe => Gefahr von Überstrom in Fehlerzustand => wahrscheinlich flachere Rampe notwendig
Umrichter 2: Hat Strombegrenzung

BLDC
Brushless mit Synchronmotor, klassisch BLDC.
Tatsächlich verwenden die Umrichter weder U/f noch FOC. Stattdessen fahren die Umrichter eine Square-Wave mit 6-Schritt-Kommutierung abhängig von Rotorlage.
1751441928523.png
Soweit ich verstehe kann die High Phase per PWM gesteuert werden. Zumindest bei Umrichter 2 mit Strombegrenzung ist das sicherlich notwendig.
 
Zuletzt bearbeitet:
Kalte Drehschieber Vakuumpumpen können Freude bereiten :)
Ich hab da auch Lehrgeld bezahlt. Allerdings mit Asynchronmotoren.
Synchronmotoren sollten da eigentlich unkritischer sein.
Vorausgesetzt du hast genügend Leistungsreserve in Motor und vor allem im Umrichter.
In dem Anwendungsfall brauchst du schlichtweg Leistung. Klar kann man bei Kälte mit flacheren Rampen fahren damit der Schmierfilm nicht reißt, Aber auch da brauchst du Leistungsreserven im Umrichter. Du kannst zwar jede Menge Aufwand in Rückführung oder Ähnliches stecken, aber einfacher ist halt einen Antrieb mit genügend Leistung zu haben. Dann reicht ne simple thermische Überwachung des Motors.
 
Hi,

Motor und Umrichter sind eigentlich immer so ausgelegt, dass du 200%-300% des Nennstroms für eine gewisse Zeit fahren kannst, selbst ohne Fremdkühlung. Das hat den Hintergrund, wenn du einen Motor für eine bestimmtes Moment auslegst, könntest du sonst ja nie anfahren, ohne das Moment für eine gewissen Zeit überschreiten zu dürfen. Du müsstest den Motor immer entscheident größer auslegen, wie deine maximales Lastmoment nur um etwas für die Beschleunigung übrig zu haben.

Wenn dein Motor fremdgekühlt ist, kannst du auch sehr Lange im Überlastbereich fahren und bleiben. In der Stahlindustrie ist das gang und gebe.

Weiterhin gibt es an der Momentengröße vorbei immer Werte für das Anfahren, die man zusätzlich aufschalten kann. In dem mir bekannten Umrichtern heißen diese "Verhalt Drehmoment", "Boost Vorhalt" und "Zeit Boost Vorhalt". Meistens findet man das im Handbuch unter zusätzliches einprägen eines Stroms in eine Phase beim Anfahren oder irgendwie sowas.

Für deine Anwendung müsstest du schon mal genau nachrechnen, wie schnell deine Pumpe denn von 0 auf 100% Drehzahl sein soll. Oft kommen die Umrichter mit völlig utopischen Werten von unter 1s von 0 auf 1500 U/min (100%). Diese Standardeinstellung hat auch schon oft meinen Kollegen das Leben schwer gemacht. Da ist eben die Frage, welche Form von Dynamik du überhaupt brauchst. Da sollte dir eigentlich vorgeschreiben werden, wie schnell du bestimmte Drehzahländerungen (Durchflussänderungen) anfahren sollst.

Du kannst sicher erstmal ohne Momentenbegrenzung anfangen und deine Rampe auf 10s stellen. Bitte beachten, wenn du deinen Motor in Normalbetrieb bei nur 750 U/min betreibst, brauch er auch nur 5s von dort auf 0 U/min und umgedreht. Sollte dies auch zum Aufall führen, begrenz den Umrichter auf 150%, wenn er dann an seine Grenze geht hast du vielleicht eine nicht so schöne Rampe, aber solange er weiterfahren kann erreicht er irgendwann seine Solldrehzahl. (Ggf. Musst du aber Schleppfehlerüberwachung ausschalten, wenn dein Istwert für Zeit X unter dem Sollwert ist). Für bestimmte Anwendungen ist U/f auch besser als Vektorregelung. Ich glaube Pumpe ist sogar ein Fall davon. Wobei ich hier auch oft Skalarregelung (ABB) gesehen habe.

Eine Parametersatzumschaltung im Betrieb des Umrichters kann ich fast gar nicht empfehlen. Ich persönlich kenne auch gar keinen Fall wo im Betrieb des Umrichter einfach auf einen anderen Parametersatz geschaltet wird. Kann man überhaupt umschalten, wenn der Motor nicht steht? Zudem find ich das echt Fehleranfällig. Was ist denn, wenn man vergisst im Parametersatz 2 den richtigen Strom des Motors einzustellen und dann schaltest du im Betrieb um und dann sagst du ihm aufeinmal du hast nur noch 1/3 deines Nennstroms. Da musst du im Vorfeld schon sehr sauber arbeiten. Wir setzen Parameterumschaltung nur ein, wenn der Antrieb unterschiedliche Funktionen erfüllen soll. Beispiel wäre Parametersatz 1 ist Handbetrieb mit sehr steilen Rampen und Parametersatz 2 ist Automatikbetrieb mit sehr flachen Rampen. Der Antrieb wird dann mit dem jeweiligen Paramtersatz gestartet.

Mfg Clyde
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren
Clyde82 schrieb:
Umrichter sind eigentlich immer so ausgelegt, dass du 200%-300% des Nennstroms
Zum Vergrößern anklicken....
So überdimensioniert eigentlich nur für Schweranlauf.
Standard sind 150...160% Überlast für 60...100s.

Parametersatzumschaltung im laufenden Betrieb geht. In der Regel müssen dazu die Motorpatameter identisch sein in den Sätzen.
 
Clyde82 schrieb:
Motor und Umrichter sind eigentlich immer so ausgelegt, dass du 200%-300% des Nennstroms für eine gewisse Zeit fahren kannst, selbst ohne Fremdkühlung.
Zum Vergrößern anklicken....
300% Überlastfähigkeit sind selten und wenn dann nur für einen sehr geringen Zeitraum (< 5s)

Bei den Vakuumpumpen die ich damals im Einsatz hatte, waren zwischen 7,5 und 11kW Asynchronmotoren verbaut. Umrichter habe ich damals Faktor 2 bis 2,5 größer dimensioniert. Hätte nicht vermutet, dass man bei den Vakuumpumpen mit solchen Schweranlaufproblemen kämpfen muß.
 
Zurück
Oben