Lenze Der verschlankte Frequenzumrichter

Autor / Redakteur: Bernd Müller / Stefanie Michel

Bei allem Streben nach mehr Standardisierung im Maschinen- und Anlagenbau muss „das Gerät mit allem drin“ nicht für jeden Kunden passen. Immer mehr Eigenschaften treiben den Preis und die Komplexität nach oben. Deshalb wurde eine neue Frequenzumrichterreihe auf das Wesentliche reduziert: Kompaktheit, Modularität und einfache Inbetriebnahme.

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Eine neue Inverter-Baureihe in modularer Bauweise ermöglicht eine Produktkonfiguration entsprechend der Anwendung – beispielsweise im innerbetrieblichen Warenverkehr.
Eine neue Inverter-Baureihe in modularer Bauweise ermöglicht eine Produktkonfiguration entsprechend der Anwendung – beispielsweise im innerbetrieblichen Warenverkehr.
(Bild: Lenze)

Mehr als das Facelift einer bestehenden Reglerfamilie: der neue Frequenzumrichter i500 wurde von Lenze von Grund auf neu entwickelt. Der Erfolg der Arbeit spiegelt sich unter anderem wider in der kompakten Baugröße, den sehr guten Möglichkeiten, die Geräte modular –und damit wirklich bedarfsgerecht– zusammenzustellen und das Ganze auch noch mit Bedienerfreundlichkeit zu kombinieren. Dafür wurden bei allen verwendeten Komponenten stringent die neuesten verfügbaren eingesetzt. Hierzu zählen unter anderem neueste IGBT-Technik, der stufenlos geregelte Lüfter sowie die aktive Zwischenkreissymmetrierung, welche dazu beitragen, den Energieverbrauch so gering wie möglich zu halten.

Höhere Leistungsdichte der Umrichter spart Platz im Schaltschrank

Für Maschinenbauer interessant ist die gesteigerte Leistungsdichte, weil die Geräte damit bei gleicher Leistung kleiner geworden sind. Die Gehäusetiefe der i500 eröffnet neue Möglichkeiten, Schaltschränke smarter zu projektieren. Die i500-Reihe passt bis 11 kW Leistung in die beliebten, flachen „150er“ Schaltschränke. Maschinenbauer bekommen so die Möglichkeit, ihre Produkte kleiner zu bauen – was mit Blick auf den sparsamen Umgang mit Produktionsfläche die Wettbewerbsfähigkeit steigert. In Zahlen ausgedrückt sind die Geräte bis Baugröße 3 nur 60 mm schmal und messen selbst mit 11 kW nur eine Tiefe von 130 mm. Das Platzsparen im Schaltschrank geht auch dahingehend weiter, dass die i500 dank ihres ausgeklügelten Kühlkonzepts Schulter an Schulter im Schaltschrank einbaubar sind. Ober- und unterhalb des Umrichters ist nur sehr wenig Kühlabstand notwendig. Der international geforderte C1/C2-EMV-Filter ist bereits im Umrichter integriert.

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Apropos Energieeffizienz: Die neuen Geräte unterstützen 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. Wie sparsam der i500 insgesamt mit Ressourcen umgeht, belegt die höchstmögliche Effizienzeinstufung der Geräte nach der neuen Eco-Design-Norm DIN EN 50598 IE2. Das schafft für den Maschinenbauer schon heute Zukunftssicherheit für seine Maschinen von morgen.

Von Funktion und Leistung her auf die Anforderung zugeschnitten

Platzsparende, energieeffiziente und modulare Antriebstechnik lässt sich am effektivsten erschließen, wenn sie bezahlbar und leicht einsetzbar ist. Mit dem neuen Frequenzumrichter i500 bringt Lenze eine Baureihe auf den Markt, die sich funktional und leistungsmäßig in allen Belangen auf den jeweiligen Bedarf zuschneiden lässt. Für ein Plus bei der funktionalen Skalierbarkeit trennt Lenze zum Beispiel das Leistungsteil des i500 konstruktiv von der sogenannten Control-Unit, auf der die Software liegt. Diese wird auf das Leistungsteil geschnappt und beinhaltet unterschiedliche Möglichkeiten der Feldbuskommunikation von klassischen Feldbussen zu leistungsstarken Ethernet-basierten Kommunikationsbussen, variable I/O-Schnittstellen sowie Aufsteckmöglichkeiten für einen Diagnoseadapter wie Keypad, ein USB-Interface oder auch ein WLAN-Modul.

Diese drei steckbaren Interfaces stehen optional zur Inbetriebnahme, Parametrierung oder Diagnose zur Verfügung und können jeweils für mehrere Umrichter verwendet werden. Das reduziert Kosten und hilft dabei, ungewollte Manipulationen zu vermeiden. Das WLAN-Modul kommuniziert drahtlos mit dem PC oder alternativ auch mit der Lenze-Smartkeypad-App auf dem Smartphone. Der konstruktive Aufbau ist bewusst so gewählt, dass sich ein i500 präzise mit genau der Ausstattung bestellen lässt, die der Kunde auch wirklich benötigt.

Dieses Detail kann in der Praxis durchaus dazu führen, dass Maschinenbauer für eine konkrete Anwendung mehr Leistungsteile als Control-Units kaufen, nur so viele Sicherheitsmodule beziehen, wie wirklich benötigt werden, und auch gerade so viele Diagnoseschnittstellen zur Lieferung gehören, wie gewünscht. Vor diesem Hintergrund liefert Lenze den i500 entweder fertig konfektioniert oder aus den genannten einzelnen Komponenten, die der OEM erst dann miteinander kombiniert, wenn er sie einbauen will. Dieses Detail senkt in der Praxis auf komfortable Weise die Variantenbevorratung und macht es während eines Projektes auch leichter, Antriebe noch zu verändern – ohne einen neuen Typ bestellen zu müssen.

Anwenderfreundlich beim Anschließen, Inbietriebnehmen und Bedienen

Montieren lassen sich die i500-Frequenzumrichter in wenigen Minuten dank Schlüssellochhalterungen. Das Anschließen ist einfach durch Federzugklemmen für die Steueranschlüsse und steckbaren Leistungsanschlüsse möglich. Die komplette Installation hat Lenze so konzipiert, dass auch ungeübte Mitarbeiter ohne Schwierigkeiten den Antrieb zum Laufen bringen.

Dieser Anspruch der Einfachheit setzt sich in der Parametrierung und Inbetriebnahme des Umrichters fort. Drei aufsteckbare Module stehen als interaktive Schnittstelle für die Parametrierung des Umrichters zur Verfügung:

  • das Keypad zur direkten Parametrierung per Tasten,
  • das USB-Modul, mit dem man die Programmierung am Schreibtisch über den PC machen kann,
  • das WLAN-Modul für die Parametrierung mit einem Smartphone über die Lenze-Smartkeypad-App.

Alle drei Module führen sicher und schnell zum Ergebnis. Geht es um wenige Grundparameter wie Hoch- und Ablaufzeiten, dann ist das Keypad das Mittel der Wahl. Sind Funktionen wie PID-Prozessregler oder Feldbusschnittstellen einzustellen, so erfolgt das am besten mit dem Engineering-Tool Easy Starter. Die Smartkeypad-App punktet bei der Anpassung an eine einfache Anwendung, wie beispielsweise ein Förderband. Vor allem das WLAN-Modul kann sich in der Praxis zu einem echten Zeitsparer entwickeln – spätestens dann, wenn Schaltschränke an schlecht zugänglichen Stellen platziert sind und die Arbeit mit einem Kabel zwischen Frequenzumrichter und Laptop nur schwerlich möglich ist.

Einfache Vorabparametrierung des Umrichters mit wenigen Einstellungen

Überzeugend ist zudem die anwenderorientierte Vor-Parametrierung: Eine Lenze-interne Analyse hat ergeben, dass im Vergleich zur Werkseinstellung häufig weniger als 5 Parameter geändert werden. Dieses Know-how für eine hochwertige Voreinstellung hat Lenze für den i500 genutzt. So sind nur wenige Parameter einzustellen, wie Festdrehzahlen über Digitaleingänge oder die Hoch- und Ablaufzeit. Eine einfache Vorabparametrierung ist ohne externe Netzspannung beispielsweise am Schreibtisch oder in der Produktion möglich. Einfach das USB-Modul auf den Umrichter stecken, mit dem PC verbinden und den Umrichter parametrieren. Mit dem steckbaren Memory Modul (EMP) lassen sich einmal erstellte Parameter schnell auf andere Umrichter kopieren, was die Inbetriebnahme in Serie vereinfacht – ein echter Zeitvortei, vor allem im Serienmaschinenbau.

Die Firmware wurde für eine komfortable und gut strukturierte Anwendererfahrung entwickelt. Das führt zu geringerem Aufwand während der Inbetriebnahme, ganz nach der Lenze-Philosophie Easy Engineering. Durch die intuitive Struktur sind die Umrichterparameter einfach anzupassen. Der Aufbau ist so gestaltet, dass selbst unerfahrene Anwender Basisfunktionen einstellen und erfahrene Nutzer auch komplexe Einstellungen parametrieren können. Die Parameterebenen sind dafür nach Schnellinbetriebnahme und umfangreichen Dialogen für jede Detailfunktion strukturiert.

Dank der Einhaltung des CiA402-Standards kann der i500 zudem einfach in Maschinensteuerungen integriert werden. Lenze bietet zusätzlich Makros zur nahtlosen Systemintegration in die Lenze-Controllerwelt aber auch die Anbindung an typische Fremdsteuerungen an.

Frequenzumrichter ohne funktional unnötigen „Schnickschnack“

Beim Engineering mündet der Anspruch von Lenze, dem Maschinenbauer das Leben so einfach wie nur möglich zu machen, in zusätzliche Interaktionsmöglichkeiten, mit denen sich neue Bestzeiten bei der Inbetriebnahme erzielen lassen. Im Rahmen der Entwicklung des i500 bestand eine wesentliche Aufgabe darin, durchdachte Strukturen und einfache Dialoge zu erarbeiten, die Zeit sparen und die Bedienerfreundlichkeit verbessern.

Mit den neuen Frequenzumrichtern der Reihe i500 hat Lenze eine Gerätefamilie entwickelt, die dank ihrer kompakten Maße und der hohen Leistungsdichte neue Möglichkeiten schafft, Maschinen kleiner zu projektieren. Darüber hinaus macht der modulare Aufbau den Weg frei, Geräte auf eine Weise zu konfigurieren, die exakt zur jeweiligen Applikation passen – ohne unnötigen funktionalen „Schnickschnack“, der die Komplexität unnötig in die Höhe treibt. Folglich steht der i500 für einen Frequenzumrichter, der das Leben für Maschinenbauer deutlich leichter macht. MM

* Bernd Müller ist Produktmanager Inverter bei der Lenze SE in 31763 Hameln, Tel. (0 51 54) 82-0, bernd.mueller@lenze-schmidhauser.ch

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