Zwischenkreisverbund: Bremsenergie clever zwischengespeichert

Q: Welche Vorteile hat ein Zwischenkreisverbund?

Energieaustausch zwischen Antrieben: In einem Zwischenkreisverbund können Antriebe, die bremsen, Energie zurück in den Zwischenkreis einspeisen. Diese Bremsenergie kann von anderen Antrieben, die gerade beschleunigen, genutzt werden. Dadurch wird die Effizienz des Gesamtsystems erheblich verbessert, da weniger Energie aus dem Netz zugeführt und weniger Energie in Form von Wärme verschwendet wird. Reduzierung des Energiebedarfs: Durch die Wiederverwendung von Bremsenergie kann der externe Energiebedarf verringert werden. Dies führt zu geringeren Betriebskosten und einer besseren Energiebilanz. Kosteneinsparung bei der Hardware: Da Bremswiderstände kleiner ausgelegt werden oder komplett entfallen, können Schaltschränke kleiner ausgelegt werden. Dies senkt die Kosten für die notwendige Hardware. Höhere Anlagenverfügbarkeit: Dank Energiepuffer kann die Maschine im Fall einer Störung häufig geregelt heruntergefahren werden und ist dadurch wieder schneller einsatzbereit. Geringere Netzbelastung: Der Energieaustausch über den Zwischenkreis entlastet das Versorgungsnetz. Reduzierung von Energie &amp; Kosten sowie CO2-Footprint.

Baumüller legt bereits seit vielen Jahren seinen Fokus verstärkt auf die Entwicklung energieeffizienter Antriebskonzepte. Der effiziente Umgang mit Ressourcen zeigt sich auch bei den b maXX-Servoantrieben, die über einen gemeinsamen Zwischenkreis miteinander verbunden werden können. So kann etwa beim Bremsvorgang die Bewegungsenergie des Systems in elektrische Energie umgewandelt und über den Zwischenkreisverbund auf andere Achsen verteilt werden.

Anwendung in der Recyclingbranche

Bei einem Zweiwellen-Zerkleinerer kann damit beispielsweise die rekuperierte Bremsenergie der ersten Schredderwelle für den Antrieb der zweiten Welle genutzt wird. Dieses Prinzip kann im regulären Betrieb sowie im Reversierbetrieb genutzt werden.

Anwendung in der Kunststoffverarbeitung

Die Anreihtechnik kombiniert mit Monoeinheit in einem Zwischenkreis-Verbund ist beispielsweise bei der Elektrifizierung von wenigen Achsen in Kombination mit einer leistungsstarken Antriebsachse sinnvoll. Ausgangsbasis ist häufig ein bereits realisierter servo-hydraulischer Antrieb, welcher durch weitere elektrische Achsen ergänzt wird. Dabei wird die große, leistungsstarke Monoeinheit über eine intelligente Verbindungstechnik direkt mit der Anreihtechnik verknüpft. Dies spart Platz im Schaltschrank und lässt sich leicht umsetzen, da beide Gerätetypen die gleiche Firmware nutzen. Der Elektrifizierungsgrad von servo-hydraulischen Spritzgussmaschinen lässt sich damit wirtschaftlich infolge des geringen Engineering-Aufwands und des Wegfalls einer separaten Einspeisung erhöhen.

So funktioniert ein Zwischenkreisverbund

Energieeffizienz durch Zwischenspeicherung

Beim Abbremsen eines Motors wird Energie in den Zwischenkreis des Umrichters zurückgespeist. Durch den Zwischenkreisverbund wird die generatorische Energie des abbremsenden Motors somit als motorische für einen anderen Servoantrieb weitergereicht. Dadurch wird insgesamt weniger Energie aus dem Versorgungsnetz benötigt.
Tipp: Um noch mehr Energie und Kosten zu sparen, könnte bei einem Zweiwellen-Zerkleinerer die eine Schredderwelle zusätzlich beschleunigen, sobald die andere abbremst.

Zwischenspeicher spart Bremswiderstände

Beim Abbremsen eines Motors wird Energie in den Zwischenkreis des Umrichters zurückgespeist. Um den Servoantrieb dabei vor Überspannung zu schützen, wird die überschüssige Energie über einen Bremswiderstand in Wärme umgesetzt. Die Energie wird dabei „verbrannt“.
Durch einen Zwischenkreisverbund kann die überschüssige Energie zwischen zwei oder mehreren b maXX-Servoantrieben verteilt werden. Bremswiderstände können dadurch kleiner ausgelegt werden oder komplett entfallen. Dies spart Platz und senkt die Kosten für Schaltschrank und Energie.

Energiepuffer für ein geregeltes Herunterfahren der Anlage

Der Zwischenkreisverbund punktet auch bei Störungen. So kann die gespeicherte Energie im Falle eines Netzausfalls oder einer Störung genutzt werden, um die Anlage geregelt herunterfahren. Die Antriebsachsen können somit, in Abhängigkeit der vorhandenen Restenergie und des Energiebedarfs, in eine definierte Position bewegt werden. Damit können Beschädigungen vermieden und ein Wiederanlaufen der Maschine deutlich beschleunigt werden. Diese Funktion ist direkt im Antrieb integriert und kann im Fehlerfall sofort diese Reaktion ausführen, um z.B. Schäden an der Mechanik zu vermeiden.
Neben der Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit, kann der Energiepuffer zudem eine unabhängige Spannungsversorgung unnötig machen.

Wie können Servoantriebe an einen Zwischenkreisverbund angeschlossen werden?

Die Umsetzung eines Zwischenkreisverbundes ist denkbar einfach. Da die Monoeinheiten der Baureihen b maXX 5500 und b maXX 6500 standardmäßig mit integrierten Zwischenkreiskapazitäten (Kondensatoren) ausgestattet sind, müssen beispielsweise die beiden Geräte für zwei Antriebe, lediglich im Schaltschrank mit zwei Kabeln verbunden werden.

Welche Vorteile hat ein Zwischenkreisverbund?

Energieaustausch zwischen Antrieben: In einem Zwischenkreisverbund können Antriebe, die bremsen, Energie zurück in den Zwischenkreis einspeisen. Diese Bremsenergie kann von anderen Antrieben, die gerade beschleunigen, genutzt werden. Dadurch wird die Effizienz des Gesamtsystems erheblich verbessert, da weniger Energie aus dem Netz zugeführt und weniger Energie in Form von Wärme verschwendet wird.
Reduzierung des Energiebedarfs: Durch die Wiederverwendung von Bremsenergie kann der externe Energiebedarf verringert werden. Dies führt zu geringeren Betriebskosten und einer besseren Energiebilanz.
Kosteneinsparung bei der Hardware: Da Bremswiderstände kleiner ausgelegt werden oder komplett entfallen, können Schaltschränke kleiner ausgelegt werden. Dies senkt die Kosten für die notwendige Hardware.
Höhere Anlagenverfügbarkeit: Dank Energiepuffer kann die Maschine im Fall einer Störung häufig geregelt heruntergefahren werden und ist dadurch wieder schneller einsatzbereit.
Geringere Netzbelastung: Der Energieaustausch über den Zwischenkreis entlastet das Versorgungsnetz.
Reduzierung von Energie & Kosten sowie CO₂-Footprint.