Sie haben eine USV – aber ist Ihre Maschine dennoch nicht geschützt?
Bei CNC-Maschinen, Laserschneidanlagen, Aufzügen und anderen Anwendungen mit dynamischen Lasten kann beim Verzögern, elektrischen Bremsen oder bei einem Richtungswechsel regenerative Energie entstehen. Ob diese Energie zur USV-Versorgung zurückfließt, hängt von der Ausführung des Antriebs ab. Nicht jeder Bypass-Vorgang und nicht jeder Alarm wird durch Rückspeisung verursacht; die Betriebsphase und die USV-Protokolle müssen gemeinsam geprüft werden.
Warum schaltet eine USV auf Bypass um?
Eine USV kann wegen Überlast, Temperatur, einer Störung, der Versorgungsbedingungen oder ihrer Betriebsart auf Bypass umschalten. Wenn eine regenerative Last Energie zum USV-Ausgang zurückführt, können abhängig von der USV-Ausführung und dem Verhalten ihrer Schutzfunktionen ein Alarm, eine Bypass-Umschaltung oder das Abschalten des Wechselrichterausgangs auftreten.
Das Verzögern von Achsen, elektrisches Bremsen und vorübergehende Stillstände im normalen Produktionszyklus sind nicht dasselbe wie ein Bedienerstopp oder eine Notabschaltung. Eine stillstehende, wartende Maschine belegt für sich genommen keine Energierückspeisung. Im Bypass können sich die Schutzbedingungen ändern, die der Wechselrichter bereitstellt; die Folgen sind anhand der USV-Ausführung und der Bypass-Versorgung zu beurteilen.
Warum schaltet die USV beim Abwärtsfahren oder Bremsen eines Aufzugs auf Bypass um?
Bei USV-versorgten Aufzügen kann abhängig von der Kabinenlast, dem Gegengewicht, der Fahrtrichtung und der Antriebsausführung regenerative Energie entstehen. Wenn beim Abwärtsfahren, Verzögern oder Anhalten auf Etagenhöhe ein USV-Alarm oder eine Bypass-Umschaltung auftritt, werden der Zeitpunkt des Ereignisses und die Rückspeisefähigkeit des Antriebs gemeinsam untersucht. Die Abwärtsfahrt allein ist kein Beweis für eine Rückspeisung; auch bei anderen Last- und Fahrbedingungen kann Energie zurückfließen. Die Anwendung der Einheit wird anhand der USV-Versorgung und des Betriebszyklus des betreffenden Aufzugs beurteilt.
Ausführliche Fragen zu den Symptomen stehen im folgenden FAQ-Abschnitt.
Gürer Elektronik: Einheit zur Unterdrückung regenerativer Energie in USV-Systemen
Die Einheit zur Unterdrückung regenerativer Energie in USV-Systemen ist eine leistungselektronische Lösung, die entwickelt wurde, um die Auswirkungen regenerativer Lasten auf die USV-Versorgungsinfrastruktur zu begrenzen. Ihre Eignung wird anhand der USV- und Lastausführung sowie des Ereignisprofils beurteilt. Die Anwendungsbereiche sind nachfolgend in einer einzigen Liste zusammengefasst; Anschluss und Funktionsprinzip werden in einem eigenen Hauptabschnitt erläutert.
Einheit mit direktem Parallelanschluss am USV-Ausgang und an der regenerativen Last
Die Einheit wird am AC-Ausgang der USV, die die regenerative Last versorgt, parallel zur Last angeschlossen. Die Installation erfolgt ohne Eingriff in die DC-Zwischenkreisanschlüsse der USV.
Der regenerative Spannungsanstieg, den die von der Last zur USV-Versorgung zurückfließende Energie verursacht, wird über einen kontrollierten Lastpfad begrenzt. Damit werden in geeigneten Anwendungen Alarme und Bypass-Probleme adressiert, die auf zurückgespeiste Energie zurückgehen.
Anwendungsbereiche
Industrielle Anwendungsbereiche für eine technische Prüfung sind CNC-Maschinen, Laserschneidanlagen, Servosysteme, Industrieroboter, Krane und Hebeanlagen, Aufzüge, Prüfstände und antriebsgesteuerte Produktionsmaschinen. Ob regenerative Effekte die USV-Versorgung erreichen, wird für jede Anwendung gesondert untersucht.
Die im bestehenden Text genannten Beispiele MRT/CT, robotische Chirurgie, Strahlentherapie und große Laborzentrifugen betreffen die technische Prüfung der zugehörigen USV-Versorgungsinfrastruktur. Sie stellen weder eine direkte Verbindung zur internen Elektronik eines Medizinprodukts noch eine Aussage über Medizinprodukteignung oder Zertifizierung dar.
Wie werden die geeignete Leistung und der Arbeitszyklus bestimmt?
Die geeignete Leistungsgröße wird durch eine gemeinsame Bewertung der USV-Leistung, der Lasteigenschaften, der zurückfließenden Leistung und Energie, der Ereignisdauer, der Wiederholhäufigkeit und des Arbeitszyklus bestimmt. Steuereinheit, Bremswiderstand, Schutz und Kühlung werden für die tatsächliche Anwendung dimensioniert.
Bewertung der Integration in modulare USV-Systeme
Das externe Zusammenschalten der DC-Zwischenkreise von Modulen mit unabhängiger Zwischenkreisstruktur kann technische Risiken hinsichtlich Spannungsregelung, Ausgleichsströmen, Lastverteilung und Schutzkoordination verursachen. Wie sich ein Fehler ausbreitet, hängt von der USV-Architektur ab.
Bei der parallel zum Ausgang angeschlossenen Einheit werden die DC-Zwischenkreise der Module nicht miteinander verbunden. Die Integration in modulare USV-Systeme und Rack-USV-Systeme berücksichtigt die Modularchitektur des Herstellers, die Lastverteilung am Ausgang und die Schutzkoordination.
Häufig gestellte Fragen
Beim Verzögern oder elektrischen Bremsen im Produktionszyklus kann Energie bei entsprechender Antriebsausführung zur USV-Versorgung zurückfließen. Die Reaktion der USV hängt vom Modell ab; nicht jeder Bypass-Vorgang ist auf Rückspeisung zurückzuführen. Siehe die Bewertung von Ereignisprotokollen und Messungen.
Eine höhere Leistungsgröße allein garantiert keine Lösung. Die Dimensionierung muss zusammen mit dem Lastprofil, der Ereignisenergie und dem Arbeitszyklus beurteilt werden.
Sie wird am AC-Ausgang der USV parallel zur Last angeschlossen; es gibt keinen Anschluss an den DC-Zwischenkreis. Siehe die Beschreibung des Hauptanschlusses und der Installation.
In geeigneten Projekten ist sie möglich. Die DC-Zwischenkreise der Module werden nicht zusammengeschaltet. Bei der Integration werden die Modularchitektur der USV, die Lastverteilung am Ausgang und die Schutzkoordination berücksichtigt.
Nein. Zuerst werden die Ursache des beobachteten Ereignisses und der regenerative Charakter der Last untersucht; bei problemlos betriebenen Standardlasten gilt die Einheit nicht automatisch als erforderlich.
Bei korrekter technischer Bewertung und Leistungsdimensionierung können auch USV-Systeme der Einstiegs- und Mittelklasse in geeigneten Anwendungen mit regenerativen Lasten eingesetzt werden. Die USV muss die normalen Versorgungsanforderungen der angeschlossenen Last erfüllen.
Zusätzlich zur kVA-Leistung der USV werden die zurückgespeiste Leistung und Energie, die Dauer, die Wiederholhäufigkeit und der Arbeitszyklus untersucht. Siehe den Abschnitt zur Dimensionierung.
Die MCU-gesteuerte Ausführung bietet eine LCD-Statusanzeige, Betriebsgrenzen, Temperaturüberwachung und Lüftersteuerung. Siehe den Abschnitt über die Merkmale.
Das frühere DC-Zwischenkreissystem wurde ungefähr sechs Jahre lang hergestellt und im Feld eingesetzt. Nach der neuen parallelen Lösung wurden seine Herstellung und sein Verkauf eingestellt.
Erforderlich sind Angaben zu USV und Maschine, Typenschilder, Alarmprotokolle und die Betriebsphase des Ereignisses. Siehe die einheitliche Anfrageliste.
Ein Alarm tritt nicht nur bei einem Netzausfall auf. Ein möglicher Zusammenhang mit dem Verzögern oder Bremsen im Produktionszyklus wird anhand der Protokolle untersucht; eine stillstehende und wartende Maschine allein beweist keine Rückspeisung.
Geschwindigkeit, mechanische Last und Zyklusbedingungen können variieren; auch andere Bypass-Ursachen sind möglich. Problematische und problemfreie Zyklen werden miteinander verglichen.
Einige USV-Modelle begrenzen die Anzahl automatischer Rückschaltungen zum Wechselrichterbetrieb nach einem Bypass-Vorgang; bei manchen Modellen liegt diese Grenze bei 10 Umschaltungen. Die Grenze und das Verhalten beim Neustart sind modellspezifisch. Auch die Ursache wiederholter Ereignisse muss behoben werden.
Bei manchen Modellen kann ein Neustart einen Zähler oder Schutzstatus zurücksetzen. Besteht die Ursache fort, kann das Problem erneut auftreten; ständiges Neustarten ist keine dauerhafte Lösung.
Kurze Ereignisse werden nicht bei jedem Modell mit einem eigenen Fehlercode erfasst. Der Zeitpunkt der Bypass-Umschaltung, die Betriebsphase und gegebenenfalls Messungen werden gemeinsam beurteilt; das Fehlen eines Fehlercodes bestätigt für sich genommen keine Rückspeisung.
Wie werden Ereignisprotokolle und Messungen gemeinsam bewertet?
USV-Alarm- und Bypass-Protokolle werden zusammen mit der Produktionsphase der Maschine und gegebenenfalls den Zeitpunkten der Messungen ausgewertet. Dabei wird bestimmt, zu welchem Zeitpunkt des Achsverzögerns oder Bremsens ein Alarm ohne Netzausfall auftritt.
Eine einzelne Wellenform oder ein einzelner Messwert kann die Ursache möglicherweise nicht eindeutig belegen. Den Umfang erforderlicher Messungen vor Ort legt ein qualifiziertes technisches Team fest.
Entscheidung über die Anwendung mit der bestehenden USV-Infrastruktur
Zuerst werden die Fähigkeit der bestehenden USV, die normale Last zu versorgen, und die Ursache des Ereignisses bewertet. In Anwendungen, in denen regenerative Effekte angemessen beherrscht werden können, kann die bestehende USV-Infrastruktur möglicherweise weiter genutzt werden. Die Einstufung als Einstiegs- oder Mittelklasse ist für sich allein weder ein Eignungs- noch ein Ausschlusskriterium.
Unterschied zur Bremsung am DC-Zwischenkreis
Der wesentliche Unterschied zwischen dem aktuellen Verfahren mit Parallelanschluss am AC-Ausgang und dem früheren, DC-Zwischenkreis-gesteuerten Verfahren liegt im Anschluss- und Eingriffspunkt. Das Funktionsprinzip des aktuellen Produkts ist im Hauptabschnitt zum Anschluss erläutert.
Das frühere DC-Zwischenkreis-gesteuerte System von Gürer Elektronik wurde ungefähr sechs Jahre lang hergestellt, verkauft und im Feld eingesetzt. Nach der Entwicklung der neuen parallelen Lösung wurden Herstellung und Verkauf des alten Systems eingestellt.
Beim früheren DC-Zwischenkreis-gesteuerten Verfahren wird der Bremswiderstand aktiviert, wenn die Zwischenkreisspannung den festgelegten Schwellenwert erreicht. Dauer und Wiederholung eines regenerativen Ereignisses beeinflussen die Beanspruchung des Kondensators und der Leistungsstufe; das Wiederaufladeverhalten von Gleichrichter/PFC hängt von der USV-Steuerarchitektur ab.
Das externe Zusammenschalten unabhängiger DC-Zwischenkreise kann technische Risiken durch Ausgleichsströme und hinsichtlich der Fehlerisolierung verursachen. Beim aktuellen parallelen Verfahren erfolgt kein solches Zusammenschalten; die Integration modularer Systeme wird anhand der jeweiligen USV-Architektur und Schutzkoordination behandelt.
Intelligente Steuerung und überwachbarer Betrieb
Die MCU-gesteuerte Ausführung vereint Echtzeitsteuerung, LCD-Statusanzeige, Betriebsgrenzen, Temperaturüberwachung und Lüftersteuerung. Diese Funktionen ermöglichen die Überwachung des Systems bei Inbetriebnahme und Service.
MCU-Echtzeitsteuerung
Die MCU-gesteuerte Struktur steuert die Unterdrückung in Echtzeit. Die Überwachung des Betriebszustands und einstellbare Betriebsgrenzen unterstützen Inbetriebnahme und Service.
LCD- und Temperaturüberwachung
Auf dem LCD lassen sich Betriebszustand, Grenzwerte, Temperaturangaben und Warnungen ablesen. So kann der Zustand der Steuereinheit bei Inbetriebnahme und Service verfolgt werden.
Kontrolliertes Wärmemanagement
Die Temperaturen des Leistungsblocks und des Bremswiderstands werden überwacht; die Lüftersteuerung richtet sich nach dem Temperaturzustand. Schutz und Kühlung werden zusammen mit der Ereignisdauer, Wiederholhäufigkeit und dem Arbeitszyklus der Anwendung betrachtet.
Flexible Leistungs- und Installationsausführung
Die Anordnung der Steuerbaugruppe, der Servicezugang und die Belüftung des Bremswiderstands außerhalb der USV werden nach den Projektbedingungen festgelegt. Einzelheiten zum elektrischen Anschluss stehen in der Beschreibung des Hauptanschlusses.
Ein neues Lösungsfeld für USV-Dienstleister, Vertriebsunternehmen und Importeure
USV-Dienstleister, Vertriebsunternehmen und Importeure können anhand von USV- und Lastangaben sowie Ereignisprotokollen eine anwendungsspezifische technische Bewertung anfordern. Leistungsdimensionierung, Umfang eines Kits oder Schaltschranks, Inbetriebnahme und Unterstützung vor Ort werden projektbezogen festgelegt. So entsteht ein technisches Lösungspaket, mit dem die bestehende USV-Infrastruktur in geeigneten Anwendungen mit regenerativen Lasten genutzt werden kann.
Erfahrung in Leistungselektronik und Industrieelektronik seit 1975
Gürer Elektronik arbeitet seit 1975 in der Leistungselektronik und Industrieelektronik und führt den Prozess mit der eigenen technischen Infrastruktur durch: von der Fehleranalyse über Schaltungsentwicklung und Prototypenbau bis zu Labortests und dem Einsatz vor Ort.
Fordern Sie eine technische Bewertung für Ihre Anwendung an
Senden Sie für die technische Bewertung Hersteller, Modell und Leistung der USV, Angaben zur Maschine und zum Antrieb, Fotos der Typenschilder, Alarm- und Bypass-Protokolle sowie die genaue Betriebsphase des Ereignisses. Falls vorhanden, können Messungen eines qualifizierten Teams und ein kurzes Video des Betriebs ergänzt werden.
Geben Sie bei Aufzügen, sofern verfügbar, auch Förderhöhe, Geschwindigkeit, Nennlast, die Anzahl der an die USV angeschlossenen Kabinen und die Nutzungshäufigkeit an. Mit diesen Angaben werden die Ereignisursache und die Eignung der Anwendung beurteilt sowie der Umfang von Leistung, Kühlung und Montage festgelegt.
