Drehstrommotor: Softstarter als Alternative zum Frequenzumrichter

Drehstrommotor: Softstarter als Alternative zum Frequenzumrichter

Auf die Plätze, fertig – und dann langsam los

Dieser Lüfter tut Dienst in einem Tunnel: Die Energiezufuhr passt das Sanftanlaufgerät auch im Dauerbetrieb an (Bild: Proton)
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Mehr Funktionen als Stern-Dreieck-Schalter und günstiger als Frequenzumrichter – elektronische Sanftstarter bieten Vorteile, die nach Ansicht der Hersteller nicht hinreichend bekannt sind.

Sie müssen ja nicht Ferrari fahren, wenn ein Golf alles kann, was sie brauchen“, antwortet Siemens-Mitarbeiter Jörg Rieß auf die Frage, was für den Einsatz von Softstartern spricht. Die elektronischen Anlasser begrenzen die Energiezufuhr beim Anlauf von Drehstrommotoren und konkurrieren mit elektromechanischen Stern-Dreieck-Startern und Frequenzumrichtern.

Auf den ersten Blick schützen alle drei das Netz vor Lastspitzen und den Antriebsstrang vor Schäden durch einen Ruck beim Anfahren. Doch erst genaues Hinsehen führt zu einem aussagekräftigen Vergleich, betonen verschiedene Hersteller.
Die elektronischen Softstarter erlauben einen gleichmäßigeren Anlauf als die Stern-Dreieck-Schalter, mit denen sich Moment und Strom nur in zwei Stufen reduzieren lassen und deren Einsatzbereich bei einigen hundert Kilowatt Antriebsleistung endet. Dagegen sind Sanftstarter bis in den Megawatt-Bereich erhältlich und lassen sich leichter verkabeln. Im Vergleich mit Frequenzumrichtern, die ebenfalls einen weiten Leistungsbereich abdecken können, spricht für die Sanftstarter vor allem der niedrigere Preis: „Wenn Sie eine Anwendung mit konstanter Drehzahl haben, können Sie mit einem Softstarter etwa zwanzig bis dreißig Prozent sparen“, rechnet Rieß. „Die Anschaffungskosten haben sich im Low-End-Bereich schon jetzt sehr stark an die der vergleichbaren Stern-Dreieck-Kombinationen angenähert“, sagt der Antriebsexperte. Produkte für den Sanftstartermarkt bietet der Geschäftsbereich A & D in Erlangen seit gut einem Jahr an. Rieß beobachtet eine steigende Nachfrage bei den Softstartern, rechnet aber damit, „dass das Umrichtergeschäft wegen der Anforderungen durch die Applikationen größer bleiben wird“.
Viele Anbieter ergänzen ihre Sanftstarter heute mit weiteren Funktionen. Baugruppen zur Strombegrenzung bietet beispielsweise die Erlanger Kimo Industrie-Elektronik GmbH zu ihren Geräten an, die sich für den Bereich von 4 bis 2000kW eignen. Die Option LS-Ii überwacht die Anlaufzeit und verhindert so ein Überlasten des Motors. Das Drehmoment wird elektronisch überwacht. „Für Pumpen, Lüfter, Kompressoren und Kältemaschinen sind solche Geräte bereits gut eingeführt“, berichtet Produktmanager Dr. John P. Gibson. „Im Bereich kleiner Leistungen“, argumentiert er den Vergleich mit Frequenzumrichtern, „spricht für die Softstarter nicht zuletzt, dass sie sich ohne großen Aufwand in eine bestehende Anlage einbauen lassen.“
Für einen niedrigeren Energieverbrauch sorgt der Soft-Starter Powerboss Motor Controller des britischen Herstellers Somar Environmental Systems Limited, Truro. Er passt die Energiezufuhr auch während des Dauerbetriebs an. Ein Anwendungsbeispiel beschreibt Stephan Hruschka, Entwickler bei der Proton Systems GmbH, Moers, die den Powerboss in Deutschland vertreibt: Wenn ein beladenes Förderband angefahren wird, muss der Motor kurzfristig viel mehr Leistung erbringen können als während der übrigen Betriebszeit. „Für Motoren, die meistens mit einer Teillast unter fünfzig Prozent laufen, lohnt sich das System“, urteilt Hruschka. Es eignet sich auch für das Umrüsten. „Das Unterschreiten von Tarifgrenzen beispielsweise ist ein gutes Argument für den nachträglichen Einbau“, rät der Entwickler.
An der „Fachhochschule beider Basel“ haben schweizer Forscher den Powerboss getestet und mit Umrichtern verglichen. „Wir haben beobachtet, dass sich der Energieverbrauch senken lässt und eine Blindleistungsersparnis auftritt“, fasst Dr. Rolf Gutzwiller zusammen, der die Untersuchung geleitet hat. Das zeigte sich bei Antrieben unter Teillast. Als Nachteil nennt Gutzwiller Rückwirkungen auf das Netz, die durch den Phasenanschnitt entstehen. Der Umrichter kam bei den Untersuchungen allerdings besser weg. Bei großem Lastspiel und komplexen Lastverläufen gebe es keine Alternative zu diesen Regelgeräten, so Gutzwiller.
In Zusatzfunktionen sieht Friedrich Koch, Produktverantwortlicher für elektronische Sanftanlasser bei der Offenbacher Danfoss Antriebs- und Regeltechnik GmbH, jedoch nicht die Zukunft. Im Augenblick entwickele sich der Bereich eher in Richtung Potentiometer als in Richtung High-Tech-Elektronik. Nur so ließe sich der preisliche Abstand zu Umrichtern erhalten.
Dass sinkende Preise für Elektronik-Baugruppen beiden zugute kommen, ist laut einer Studie der Frankfurter Unternehmensberatung Frost & Sullivan zu erwarten. Diese Konkurrenzsituation könnte Anwendern mit Blick fürs Detail Vorteile bringen. op
Anlasser: Drei Lösungen für ein Problem
Die Aufgabe:
Bei AC-Antrieben müssen sowohl das Netz als auch die mechanischen Komponenten des Antriebsstranges vor hohen Anlaufströmen und ruckartig veränderten Drehmomenten geschützt werden.
Lösung 1:
Stern-Dreieck-Schalter sind elektromechanische Elemente, die beim Motorstart die Spannung in zwei Stufen verändern. Vor allem bei höheren Leistungen treten Lastspitzen auf, die als Maximalwerte im Netzbelastungsdurchschnitt den Strompreis mit bestimmen.
Lösung 2:
Softstarter sind elektronische Anlasser, mit denen sich die Spannung stufenlos verändern lässt. Sie benötigen weniger Platz als Stern-Dreieck-Schalter oder Frequenzumrichter und kommen mit weniger Kabeln aus als die elektromechanischen Elemente. Nach Herstellerangaben sind sie auch nachträglich relativ einfach einzubauen.
Lösung 3:
Frequenzumrichter haben vorwiegend die Aufgabe, die Drehzahl zu regeln. Nebenbei ermöglichen sie als integrierte Funktion auch das stufenlose Anfahren. Drehmoment und Strom lassen sich genauer verändern als bei Softstartern. Der Leistungsbereich variiert.
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