09.07.2015

Sanftanlasser für (fast) jeden Antrieb

Die Sanftanlassertechnik ist aus der elektronischen Antriebstechnik nicht mehr wegzudenken und hat mechanische Lösungen wie Stern-Dreieck oder Anlasstrafo längst abgelöst. Softstarter decken eine Vielzahl von Antriebsapplikationen ab und bieten sich immer mehr als wirtschaftliche und platzsparende Alternative zum Frequenzumrichter an.

Autor: Marc Hankmann, Igel Electric GmbH.


Bild 1: Der Sanftanlasser ISA-TS benötigt nur halb so viel Platz wie ein in der Leistung vergleichbarer Frequenzumrichter.
Bild: Igel Electric GmbH

Die schnelle Entwicklung der Sanftanlassertechnik fällt insbesondere bei den Größendimensionen ins Auge. Noch vor 20 Jahren waren Sanftanlasser so groß wie ein Kleiderschrank. Ein moderner Mittelspannungs-Sanftanlasser passt in ein herkömmliches Schaltfeld. Leistungen von bis zu 4MW finden somit auf sehr kleinem Raum oder je nach Anforderung sogar direkt an der Applikation ihren Platz. Auch das Leistungsspektrum wurde stetig erweitert. Inzwischen starten Sanftanlasser Motoren bis 40MW. Der Spannungsbereich reicht von 220 bis zu 15.000V. Mit diesem Leistungsbereich decken Sanftanlasser 99% der am Markt benötigten Antriebseinheiten ab. Sie ermöglichen im Gegensatz zu mechanischen Lösungen einen materialschonenden und kostengünstigen Startvorgang nahezu ohne Strom- und Momentensprünge. Als Alternative gegenüber Frequenzumrichtern haben sich Sanftstarter für den Einsatz an Motoren etabliert, die mit Nenndrehzahl und Nennlast laufen und bei denen Frequenzumrichter nur zusätzliche Energie verbrauchen. Sanftstarter reduzieren aufgrund der niedrigen Schaltfrequenzen im 50Hz-Bereich die Störstrahlung und dadurch auch den Wartungsaufwand und die damit verbundenen Kosten. Igel Electric hat kürzlich einen IGBT-Sanftanlasser vorgestellt, der nicht nur den Energiebedarf reduziert, sondern im Vergleich zum Frequenzumrichter auch kosten- und platzsparend ist.

Notfallsysteme, Biogas, Megastarter

Das Leistungsspektrum der Sanftanlassertechnik wurde in den vergangenen Jahren stetig erweitert. So kommen zum Beispiel bei unstabilen Netzverhältnissen neuartige Steuerungsfunktionen mit Frequenzanpassungen zum Einsatz. Die integrierte Strombegrenzung ermöglicht eine exakte Definition der Netzbelastung, um beispielsweise die Überlastung des Motors zu vermeiden. So werden Sanftanlasser etwa in Biogasanlagen eingesetzt, da Gewicht und Umfang der zu transportierenden Biomasse ständig variieren und der Motor unterschiedlich belastet wird. Außerdem lassen sich vorgeschaltete Komponenten wie Transformatoren oder Generatoren exakter berechnen.

Permanente Überwachung

Mit Hilfe der Motorisolation durch einen Sanftanlasser werden Antriebe permanent überwacht, die über einen längeren Zeitraum nicht im Einsatz sind. Das trifft zum Beispiel auf redundante oder Notfallapplikationen wie Hochwasser- oder Feuerlöschsysteme zu. Die Isolationsüberwachung setzt bei problematischen Messdaten ein Alarm ab, um adäquat zu reagieren, ohne dass das Sicherheitssystem seine Funktion verliert. Besonders hohe Anforderungen werden an Mittelspannungs-Sanftanlasser zum Beispiel im Marine- und Offshore-Bereich gestellt. Ständige Vibrationen und eine hohe Luftfeuchtigkeit, die der Korrosion Vorschub leistet, verlangen der Technik alles ab. Doch auch hier können Sanftstarter mit entsprechender Schiffszulassung problemlos eingesetzt werden. Unter den Mittelspannungs-Sanftanlassern bilden die sogenannten Megastarter mit einer Leistung bis 40MW die Königsklasse. Solche Softstarter kommen hauptsächlich bei Öl- und Gasapplikationen zum Einsatz. Sie bieten beispielsweise eine Kurzschlussleistung von 40kA und höher.

Galvanische Trennung

"An die Projektierung moderner Antriebseinheiten werden heute jedoch weitaus mehr Anforderungen gestellt als die reine Leistungsauslegung", sagt Andreas Fornwald, Geschäftsführer bei Igel Electric. Das Unternehmen präsentiert sein Angebot als weltweit größte Produktpalette an Sanftanlassern. "Besonders in Bezug auf Industrienormen und -standards muss hier eine gesamtheitliche Betrachtung der installierten Komponenten und ihre Auswirkungen untereinander sowie auf andere Anlagenkomponenten durchgeführt werden", so Fornwald weiter. Damit Schaltanlagenbauer und Systemintegratoren auf einen Lieferanten für Softstarter-Anwendungen zurückgreifen können, präsentiert Igel das Modell ISA-SL, das mit einem Spannungsbereich von 230 bis 690V und 8 bis 1100A mehr als 90% der Marktanforderungen abdeckt. Da die Leistungsebene des ISA-SL komplett galvanisch von der Steuerebene getrennt ist, erhöht sich die Störfestigkeit des Sanftanlassers. Ein spezielles elektromagnetisches Verfahren entkoppelt die Zündimpulse. So verfügt der Sanftanlasser ISA-SL auch über eine sichere I/O-Struktur.

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Platzsparende Alternative

Als weitere Neuheit von Igel ist das Modell ISA-TS, ein IGBT-Mittelspannungs-Softstarter, der speziell für Applikationen ausgelegt ist, deren Antriebe einen niedrigen Anlaufstrom und/oder ein hohes Anlaufmoment benötigen. "Derartige Voraussetzungen finden wir besonders häufig bei Pumpenapplikationen vor", erklärt Igel-Chef Fornwald. Aber auch für Kompressoren, Förderbänder oder Mühlen, bei denen zuvor nur Mittelspannungsantriebe eingesetzt werden konnten, eignet sich der ISA-TS. Der IGB-Transistor ersetzt dabei den Thyristor und reduziert den Durchlassverlust. Des Weiteren verfügt der Softstarter über eine steuerbare Sanftauslauffunktion, die ohne Kunstschaltungen auskommt. "Der ISA-TS wird nicht nur wegen seines günstigeren Preises eine Alternative zum Frequenzumrichter sein", so Fornwald weiter. Im Vergleich zu einem Umrichter mit gleicher Leistung benötigt der Sanftanlasser 50% weniger Platz. Die integrierte Bypass-Funktion reduziert zudem den Energieverlust während des Betriebs. "Ein Frequenzumrichter läuft ja auch dann noch, wenn seine Funktionalität im Betrieb gar nicht mehr benötigt wird", ergänzt Fornwald. Der ISA-TS ist für Antriebe zwischen 200kW und 3MW ausgelegt. Mit derartigen Neuheiten will Igel mit der Sanftanlassertechnik weitere Marktanteile gewinnen.

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