Neue Frequenzumrichter-Reihe von Lenze

Auf der Hannover Messe war sie als Sneak-Preview zu sehen, auf der jetzt kommenden Fachmesse SPS IPC Drives wird sie ihren ersten großen Marktauftritt haben – Lenzes neue Frequenzumrichterreihe i500. Und mit neu meint Lenze wirklich neu: „Es ist im Vergleich zum Vorgänger unglaublich viel geändert worden, also neuer geht gar nicht“, betont Frank Maier, Innovationsvorstand bei Lenze. „Auf der technischen Ebene haben wir die komplette Architektur überarbeitet, auch die Regelungstechnik. Gleichzeitig haben wir aber auch die Prozesse erneuert, das Requirement-Management, die Dokumentation. Das Neue geht weit über das Produkt hinaus!“

Im Umrichter selbst wurde laut Maier an sehr vielen Bereichen Hand angelegt. „Wir haben bei allen verwendeten Komponenten konsequent die neuest verfügbaren verwendet“, erklärt der oberste Innovator und verspricht einen hohen Wirkungsgrad dank neuester IGBT-Technik und aktiver Zwischenkreissymmetrierung. Der i500 erfülle schon jetzt im Leistungsbereich von 0,25 bis 45 kW die Wirkungsgradklasse IE2 der Norm EN 50598-2. Die neuen Geräte unterstützen zudem die von Lenze entwickelte VFC-eco-Funktion, mit der die Verluste im Teillastbereich sinken. Zudem können sie wirkungsgradstarke Synchronmotoren antreiben und lassen sich in einem Achsverbund über einen gemeinsamen DC-Verbund versorgen. Damit braucht keine generatorische Energie beim Bremsen mehr verschwendet zu werden. Auch der international geforderte C1/C2-EMV-Filter ist bereits im Umrichter integriert.

Gleichzeitig, so Maier, seien die Geräte bei gleichen Leistungsdaten kleiner. Geschafft haben das die Techniker bei Lenze auch dadurch, dass sie alles weggelassen haben, was überflüssig ist. Die geringere Zahl an Bauteilen bringt zusammen mit dem guten Wirkungsgrad und der dadurch kleineren Kühlung – mit stufenlos regelbarem Lüfter – eine erkennbar geringe Gerätegröße. In Zahlen ausgedrückt sind die Geräte bis Baugröße 3 nur 60 Millimeter schmal und selbst mit 11 kW nur 130 Millimeter tief – und passen so noch in die beliebten flachen 150er-Schaltschränke.

Hinzu kommt: Dank der reduzierten Verlustwärme und des ausgeklügelten Kühlkonzeptes kann man sie Schulter an Schulter im Schaltschrank einbauen, auch ober- und unterhalb des Umrichters ist nur wenig Kühlabstand notwendig.
Zusätzlich ist die Umrichterreihe in hohem Maße modular aufgebaut, sodass sie sich bedarfsgerecht auf den Anwendungsfall zuschneiden lässt. Funktionale Skalierbarkeit ist hier das Stichwort. Zu diesem Zweck hat Lenze das Leistungsteil des i500 konstruktiv von der sogenannten Control Unit getrennt. Diese wird auf das Leistungsteil geschnappt und beinhaltet vielfältige I/O-Schnitt- stellen sowie unterschiedliche Möglichkeiten der Feldbuskommunikation bis hin zu Ethernet. Auch ein separates Safety-Modul ist verfügbar.

Zusätzlich können wahlweise noch ein Keypad, ein USB-Interface oder auch ein WLAN-Modul aufgesteckt werden. Diese drei Interfaces stehen optional zur Inbetriebnahme, Parametrierung oder Diagnose zur Verfügung und können jeweils für mehrere Umrichter verwendet werden. Das reduziert Kosten und hilft dabei, Manipulationen zu vermeiden.
In der Praxis heißt das, dass Maschinenbauer für eine konkrete Anwendung mehr  Control-Units als Interfaces kaufen, nur so viele Sicherheitsmodule beziehen, wie wirklich benötigt werden und auch gerade mal so viele Diagnosesschnittstellen zur Lieferung gehören, wie gewünscht. Je nach Wunsch des Kunden liefert Lenze den i500 entweder fertig konfektioniert oder in einzelnen Komponenten, die der OEM erst dann miteinander kombiniert, wenn er sie einbauen will.

„Der i500 ist von seiner Handhabung so einfach aufgebaut, dass er ohne großes Vorwissen in Betrieb genommen werden kann“, berichtet Maier. „Und das, obwohl Einstellungen bei der Vektorregelung durchaus anspruchsvoll sind, weil sie schnell instabil werden können.“ Der selbstparametrierende Umrichter ist seit langem ein Wunsch vieler Kunden. Der in der Vergangenheit vereinzelt versuchte Weg über ein elektronisches Typenschild an Standarddrehstrommotoren hatte sich nicht durchgesetzt, da bei dem Preisdruck kein fünf bis zehn Euro teures, zusätzliches elektronisches Bauteil akzeptiert wurde.

Heute steht jedoch mit RFID eine Technik zur Verfügung, die sich einfach in das herkömmliche Typenschild einfügen lässt, nur wenige Cent kostet und per NFC ausgelesen werden kann. Was wiederum bei Lenze zu einer Idee führte: „Wir nutzen ein NFC-fähiges Smartphone, laden die Motorparameter über die Lenze-App herunter und spielen sie dann per WLAN in den i500 ein – fertig“, freut sich Maier über die simple Lösung.

Mit diesem einfachen Verfahren verbindet Lenze das klassische Feld der drehzahlgesteuerten Antriebstechnik mit den neuen Möglichkeiten der Industrie 4.0. „Hat der Umrichter die Motordaten, kann er einen effizienteren Modus fahren“, fügt Maier an. Dieses kann in der Praxis zum Beispiel zu einer Anpassung des Magnetisierungsstroms an die Teillast erfolgen.

Frank Maier ist davon überzeugt, dass Anwender nach Frequenzumrichtern verlangen, die am besten gar nicht mehr zu parametrieren sind. Mit der Kombination aus RFID-Chip, NFC-Technik, einer einfachen Smartphone-App und Upload-Möglichkeiten per WLAN arbeitet Lenze gerade an einem Weg, der überall auf der Welt funktioniert. „Ein Smartphone kann jeder bedienen – egal, welche Sprache er spricht“, so Maier.