12.06.2019

Interview mit Dirk Fedder, Vice President bei Kostal Industrie Elektrik, über die neue Gerätegeneration Inveor MP und MP modular

"Das Pulsinjektionsverfahren verschiebt Grenzen"

"Mit der motormontierten Bauweise seiner dezentralen Antriebsregler hat Kostal einen Volltreffer gelandet." So umschreibt Dirk Fedder die Einführung der Inveor-Familie vor rund 10 Jahren. Im Gespräch mit dem SPS-MAGAZIN erklärt der Verantwortliche für diesen Bereich, welche Vorteile die jüngst vorgestellten Geräte der Inveor-Serien MP und MP modular bei Effizienz und Leistung bieten - und welches spezielle Regelungsverfahren dafür zum Einsatz kommt.


Kostal hat seine Wurzeln eigentlich im Automobil-Zulieferbereich. Wie kam es dazu, dass sich das Unternehmen mit einer Antriebsreglerfamilie an die Industrie wendet und wie positioniert es sich in diesem Markt?

Bild: KOSTAL Industrie Elektrik

Dirk Fedder: Die Anfänge der dezentralen Antriebsregler bei Kostal gehen auf Projekte in den 1990er Jahren zurück. Damals haben wir erste 4kW dezentrale Aufbauumrichter im Auftrag von Pumpenherstellern entwickelt. Seitdem bauen wir sowohl unser Knowhow als auch unser Portfolio bzw. das Funktions- und Leistungsspektrum in diesem Bereich kontinuierlich aus. In den frühen 2000ern, als das Tochterunternehmen Kostal Industrie Elektrik gegründet wurde, erweiterte sich auch das Anwendungsspektrum unserer Regler. Deswegen war es nur eine logische Entscheidung, den kompletten Industriemarkt zu adressieren.

Kostal hatte bis dato also einzelne OEMs beliefert?

Fedder: Ja, so wie es auch im Automobilbereich der Fall ist, gab es kundenbezogene Entwicklungen in großen Stückzahlen. Nach Gründung der Tochtergesellschaft änderte sich das: Es wurde ein Produktmanagement aufgebaut, das auf Basis der Marktanforderungen Spezifikationen und Lastenhefte definierte: Im Ergebnis hat Kostal den Inveor M auf den Markt gebracht - und damit die Herausforderung gelöst, nicht länger nur einzelne Applikationen zu regeln, sondern viele unterschiedliche Antriebsanwendungen einfach in Betrieb nehmen zu können.

Die Bauform des Reglers stand aber nicht zur Debatte?

Fedder: Es gab damals bei Kostal schon Diskussionen, ob man dezentrale Regler oder besser markttypische Schaltschrankgeräte forcieren solle. Um sich vom Wettbewerb zu differenzieren, wurde letztendlich zugunsten der motormontierten Bauweise entschieden. Und damit hat Kostal einen Volltreffer gelandet. Das merkt man allein dadurch, wie schnell die Marktbegleiter auf diesen Zug aufgesprungen sind und auch bestehende dezentrale Regler überarbeitet wurden. Als weiteres Unterscheidungsmerkmal haben wir mit dem Inveor das Leistungsspektrum über die markttypischen 7,5kW hinaus ausgebaut. Noch immer ist unser breites, dezentrales Angebot von 250W bis 22kW eine Besonderheit auf dem Markt. Ein dritter wichtiger Punkt: Die großen Hersteller haben damals Geräte nur von der Stange verkauft. Wir haben mit der Inveor-Familie aber von Beginn an einen Plattformansatz verfolgt, mit dem wir ein breites Standardspektrum abdecken, auf Wunsch aber auch kundenspezifische Geräte oder Anpassungen realisieren können.

Auf der SPS-Messe im vergangenen Jahr haben Sie den Inveor MP vorgestellt. Bildet er die Ablöse der ersten Generation?

Fedder: Während unsere erste Reglerbaureihe als robuste Lösung auf den Asynchronmotorbereich abzielt, ist der Inveor MP mit dem neuen Pulsinjektionsverfahren auf sehr hohe Regelansprüche und eine Vielzahl an Motorarten ausgelegt - von Synchron- und Asynchronmotoren über Reluktanz- und Synchronmotoren mit vergrabenen Magneten bis zu entsprechenden Kombinationen, z.B. aus Reluktanz- und Permanentmaschine. Die neuen Regler sind also nicht als Nachfolger des Inveor M konzipiert, sondern als Ergänzung. Gleich geblieben ist die Konstruktion in Bezug auf das Gehäuse und die Motoradaption. Denn Kunden, die bisher einen dezentralen Antriebsregler von Kostal einsetzen, sollten auch das neue Modell problemlos adaptieren können. Zusätzliche Flexibilität haben wir mit einer Auswahl an Adapterplatten geschaffen.

Warum ein neues Regelungsverfahren?

Fedder: Viele Maschinenbauer setzen heute keine Standardmotoren mehr ein sondern Antriebe in ganz speziellen Größen, Bauformen und Topologien. Die benötigen dann meist auch eine besondere Regelung, z.B. einen erweiterten Drehzahlstellbereich, besondere Anlaufmomente oder einen Anlauf ohne Umschaltpunkt der Reglerverfahren. Für solche Fälle bietet das Pulsinjektionsverfahren eine passende Antwort - ohne dass teure Motor-Feedback-Systeme oder integrierte Sensorik nötig sind. Es ist uns mit dem Inveor MP sogar gelungen, die Anwendungsgrenze zu Servoumrichtern ein ordentliches Stück weit zu verschieben.

Woher nehmen Sie die nötige Kompetenz dafür?

Fedder: Allein durch die frühen OEM-Antriebregler und den Inveor M hat Kostal im sensorlosen Bereich einiges an Knowhow. Die Kompetenz haben wir mit der Akquisition des Unternehmens Bitflux jetzt aber deutlich ausgebaut. Das ehemalige Spin-off der TU München ist auf das Pulsinjektionsverfahren spezialisiert und trägt künftig den Namen Kostal Drives Technology. Kostal unterstreicht also seine Kernkompetenz und kann sich parallel in einer immer gleicher werdenden Umrichterwelt gut vom Wettbewerb abheben.

In wie weit unterscheiden sich die neuen Inveor-Regler darüber hinaus von den bisherigen Geräten?

Fedder: Neben dem Motorregelungsverfahren hat sich auch die Leistungsdichte verbessert. Entsprechend können wir in jeder Baugröße neben weiteren Unterscheidungsmerkmalen eine zusätzliche Leistungsstufe anbieten. Zudem wurden die Bedienmöglichkeiten deutlich erweitert: Die neuen Geräte lassen sich über die Bluetooth-Schnittstelle oder einen optionalen Bluetooth-Stick konfigurieren - ganz ohne PC, dafür mit Smartphone-App und Wizard. Parametersätze auslesen, kopieren, versenden oder austauschen ist auf diese Weise unkompliziert und bequem möglich. Der Wizard führt den Anwender zudem durch alle Stationen der Inbetriebnahme bis zum laufenden Betrieb des Reglers.

Haben Sie dazu schon Feedback Ihrer Kunden gesammelt?

Fedder: Die Kunden reagieren auf dieses Angebot sehr positiv. Vor allem weil wir mit der App fast den kompletten Funktionsumfang unserer PC-Software auf das Smartphone übertragen. Es handelt sich also um ein sehr mächtiges Tool. Neben dem Zugriff auf alle Parameter und Geräteinformationen sind auch Passwortschutz, Istwert-Anzeige und sogar ein tiefgehendes Fehler-Reporting integriert. Die Begeisterung mancher Kunden geht soweit, dass sie jetzt eine eigene Version der App bei uns in Auftrag gegeben haben.

Beim Inveor M formulierte Kostal hohe Ansprüche an die Energieeffizienz. Wie sieht es hier mit den neuen Reglern aus?

Fedder: Kostal hat bei seiner Umrichtertechnik schon immer das Ziel größtmöglicher Energieeffizienz vor Augen. So konnten wir die guten Werte des Inveor M gemäß der Norm EAN50598 mit dem neuen Pulsinjektionsverfahren nochmals übertreffen. Durch die flexible Wahl der am besten passenden Motorart lässt sich zudem der Wirkungsgrad des kompletten Antriebssystems erhöhen. Wie schon bei der ersten Reglergeneration sorgt auch bei den Modellen MP und MP modular das schlanke Zwischenkreiskonzept für sehr niedrige Netzrückwirkungen. Die THDI-Werte unserer dreiphasigen Geräte sind durch die verbauten Folienkondensatoren wesentlich geringer als bei konventionellen Umrichtern mit Elkos.

Ist das mittlerweile ein wichtiges Argument für die Anwender?

Fedder: In Applikationen mit nur einem Umrichter normalerweise nicht. Aber es wird schnell ein Thema, wenn mehrere Antriebsregler in einer Anlage verbaut sind. Deswegen gibt es in zahlreichen Werken bereits Vorschriften für maximale THDI-Werte. Für den schlanken Zwischenkreis ist bei Kostal jedoch eindeutig die motormontierte Bauweise ausschlaggebend. Denn sie schafft Rahmenbedingungen, die Schaltschrankgeräte nicht erfüllen müssen. Die hohe IP-Schutzklasse, das lüfterlose Design und der erweiterte Temperaturbereich der Antriebregler führt unmittelbar zu einer hochwertigen 80°C-Elektronik. Folienkondensatoren unterstützen das Design der Temperaturoptimierung, da sie weniger temperaturabhängige Alterungseffekte mitbringen. Damit einher gehen weitere Vorteile: Unsere Geräte lassen sich lange auf Lager legen, Vorlade- oder Symmetrieschaltungen können entfallen und auch die Abmessungen sind kompakter. Weil die Scheinleistung ausgesprochen niedrig ist, wirkt sich der schlanke Zwischenkreis sogar positiv auf die Effizienz aus.

Sie haben eben bereits den Inveor MP modular erwähnt. Was hat es mit diesem Reglermodell auf sich?

Fedder: Mit dem Inveor MP modular können wir ausgezeichnet auf spezielle Anforderungen und Bedürfnisse unserer Kunden reagieren, denn der Leistungsteil ist nicht zwingend mit einem Applikationsteil verbunden. Aber auch ohne Applikationsteil ist der intelligente Leistungsteil ein vollwertiges Stellglied, über das Kunden spezifische Applikationskarten oder eigene Elektronik einbinden können. Im Endeffekt erhält der Kunde damit ein leistungsfähiges und effizientes Stellglied für alle modernen Motortypen in einem optimierten Kostenrahmen. Hat der Kunde nicht genug eigenes Steuerungs-Knowhow oder benötigt er mehr Funktionen, lässt sich der Regler auch um einen Modulträger und I/O-Module erweitern. Der modulare Ansatz erlaubt auch einfache Safety-I/O-Karten, die SIL1 oder SIL2 abdecken und damit für viele Applikationen vollkommen ausreichend sind. Weitergehend kann man den MP modular z.B. auch um ein Bremsansteuerungs- bzw. ein EMV-Filtermodul erweitern oder um einen zwangsgeführten Lasttrennschalter. In den größeren Bauformen wäre sogar noch Platz für kundenseitige Steuerschalter oder ähnliches. Die Reglerplattform liefert also passende Lösungen für ganz unterschiedliche Anforderungen, Anwendungsbereiche oder Industriesegmente. Der kleinste gemeinsame Nenner ist dabei immer der Leistungsteil und die Regelung via Pulsinjektionsverfahren. Und das kommt bei unseren Kunden sehr gut an.

Auf welche Applikationen und Branchen zielt Kostal mit den neuen Antriebsreglern ab?

Fedder: Wir waren mit dem Inveor M stets auf Pumpen, Lüfter und Kompressoren fokussiert. Mit dem MP gehen wir neben höherwertigen Pumpenapplikationen speziell die Branche Transport und Logistik an, sprich Transportbänder oder Förderstrecken. Deswegen wurde der Regler den dortigen Ansprüchen gemäß um Gehäusestecker, Hauptschalter oder Bremsanschaltung erweitert. Wir haben aber auch schon Anwendungen im mobilen Bereich realisiert, wo uns die Zulieferhistorie von Kostal natürlich ungemein hilft.

Wie sieht es im klassischen Maschinenbau aus?

Fedder: Meiner Erfahrung nach hat dieses Marktsegment, was dezentrale Antriebskonzepte angeht, noch einen ordentlichen Teil der Lernkurve vor sich. Hier denkt man noch zu stark in Schaltschrankgeräten. Dennoch befinden wir uns bereits in Gesprächen mit verschiedenen Maschinenbauern über schaltschranklose Maschinen - und die Vorteile des dezentralen Konzepts finden dort auch schon durchaus Gehör.

Wie geht es mit der Inveor-Familie weiter? Wo geht die Reglerreise von Kostal hin?

Fedder: Mit Akquisition der Firma Bitflux unterstreichen wir unseren Technologieführeranspruch für die sensorlose Regelung in dezentralen Antriebsanwendungen. Gleichzeitig vergrößern wir unser Branchen- und Kundenspektrum. Wir fokussieren also unsere Stärken und tragen sie in neue Anwendungsgebiete hinein. Weil wir uns damit nicht auf den deutschen Markt beschränken wollen, treiben wir parallel unsere Internationalisierung voran. Kurzum: Früher war Kostal OEM-Lieferant für Regler. Mit dem Start der Inveor-Familie haben wir dem Markt gezeigt, wie man zeitgemäß und flexibel dezentrale Regelungsaufgaben löst. Die jüngste Ausbaustufe deckt jetzt alle Motorarten ab und präsentiert sich mit App und Wizard absolut State of the Art. Wo die Reise letztendlich hinführt - ob zu parameterloser Inbetriebnahme oder Reglern aus der Cloud - das werden ganz bestimmt die nächsten Inveor-Generationen zeigen. (mby)

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