Antriebssysteme mit Zwischenkreisverbund

Annina Schopen,

Energiespeicher für hohe Spitzenlasten

Baumüller entwickelt energieeffiziente Antriebskonzepte für die Spritzgussindustrie. Das Unternehmen realisiert seit ein paar Jahren für hohe Spitzenlasten Antriebssysteme mit Zwischenkreisverbund, mit denen prozessbedingte Peaks abgefangen werden können.

Die Zwischenkreis-Kapazitätseinheit für die Servoregler der Serie b maxx 5000 sorgen für eine Zwischenspeicherung der Bremsenergie. © Baumüller

Bei Spritzgießmaschinen folgen bei der Verarbeitung von Kunststoff im Regelfall schnell aufeinander folgende kurzintervallige Brems- und Beschleunigungsprozesse. Werden die dafür benötigten Servoantriebe, bestehend aus Servomotoren und -umrichtern, durch Zwischenkreise miteinander verbunden, kann die Kosteneffizienz massiv verbessert werden.

Die Bremsenergie kann bei Systemen mit Zwischenkreisverbund aufgenommen und in neue Beschleunigung eingespeist werden. Das Gesamtsystem wird dadurch energieeffizienter und kostengünstiger. Je nach Bauweisen ergeben sich noch zahlreiche weitere Vorteile.

Clever zwischengespeichert für hohe Spitzenlast

Die Baumüller-Zwischenkreis-Kapazitätseinheiten für die Servoregler der Serie b maxx 5000 sorgen laut Hersteller für eine Zwischenspeicherung der Bremsenergie, die im Betrieb des Servomotors aufgewendet werden muss. Anschließend könne diese wieder für neue Beschleunigungsvorgänge freigesetzt werden.

Bei kurzintervalligen Brems- und Beschleunigungsprozessen kann Bremsenergie aufgenommen und in neue Beschleunigung eingespeist werden. © Baumüller

Der kompakte Antriebsverbund mit mehreren Antrieben lasse sich infolge seiner Skalierbarkeit optimal auf den Leistungsbedarf der Spritzgießmaschine abstimmen. Der Abruf kurzfristiger Spitzenleistungen bei einzelnen Antrieben müsse zudem nicht mehr zwingend aus dem Netz erfolgen. Stattdessen könne die Energie innerhalb des Zwischenkreisverbundes verteilt werden. Dies führe zu einer besseren Energieeffizienz des gesamten Verbunds. Durch die Nivellierung der Spitzenlast können meist kostengünstigere Stromverträge mit dem Energieversorger abgeschlossen werden, da keine hohen Verbrauchsspitzen abgerufen werden müssen.

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Für die Spritzgussindustrie bietet Baumüller verschiedene Systemlösungen an. Wann welches System sinnvoll ist, entscheidet in erster Linie das Produkt, das auf der Maschine produziert wird und damit die Maschinenkonfiguration. Die Anzahl der zu elektrifizierenden Achsen spielt dabei eine wichtige Rolle. Die Anreihtechnik mit Ein-/Rückspeiseeinheit sei dabei die ideale Lösung für vollelektrische Spritzgießmaschinen, so Baumüller.

Nivellierung der Spitzenlast birgt Sparpotenzial

Neben der Energieeinsparung gibt es noch weitere Vorteile, die eine Nivellierung der Spitzenlast mit sich bringt. Dazu zählt unter anderem die geringere thermische Abstrahlung. Wird die anfallende Bremsenergie genutzt und nicht über einen Ballastwiderstand in Wärme umgewandelt, senkt sich auch die Hitzeentwicklung. Dies bedeutet, dass Kühleinheiten kleiner dimensioniert werden können – und somit auch der Schaltschrank und die Einspeiseeinheit kleiner konzipiert werden. Dies spart Platz und damit weiter Kosten.

Abruf kurzfristiger Spitzenleistungen möglich: Die Anreihtechnik mit Ein-/Rückspeiseeinheit ist laut Hersteller die ideale Lösung für voll­elektrische Spritzgießmaschinen. © Baumüller

Außerdem ermöglicht die im Zwischenkreis gespeicherte Energie ein geregeltes Herunterfahren der Anlage bei Störungen wie zum Beispiel Stromausfällen. Hierdurch wird keine unabhängige Spannungsversorgung (USV) mehr benötigt, die im Notfall Schäden durch plötzliche Ausfälle vermeidet. Das bedeutet, dass auch an dieser Stelle noch einmal Kosten eingespart werden können.

Fazit

Die Nutzung eines Zwischenkreises im Rahmen elektrischer Antriebe ist eine attraktive Option, um Antriebssysteme mit besonders hoher Spitzenlast effizienter zu machen. Zum einen steigt die Energieeffizienz, weil in Bremsvorgängen anfallende Energie zwischengespeichert und wieder verwendet werden kann. Zum anderen wird durch eine geringere Hitzeentwicklung auch der Platzbedarf für Schaltschrank, Einspeiseeinheit und Kühlgerät weniger. Darüber hinaus kann durch die zwischengespeicherte Energie im Notfall ein geregeltes Herunterfahren der Anlage gewährleistet werden, um Schäden zu verhindern. Damit entfällt eine zusätzliche unabhängige Spannungsversorgung für Stromausfälle.

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