Neue Energiemanagementgeräte von Koch

Die Antriebsenergie aktiv managen

24. März 2020, 12:59 Uhr   |  Andreas Knoll

Die Antriebsenergie aktiv managen
© Michael Koch GmbH

PxtFX ist eines der drei Mitglieder der Gerätefamilie Pxt. Das Bild zeigt ein PxtFX-Gerät mit vier Kilowattsekunden Speichervolumen.

Die Michael Koch GmbH hat sich mit aktiven Energiemanagementsystemen und sicheren Bremswiderständen für die elektrische Antriebstechnik einen Namen gemacht. Jetzt präsentiert das Unternehmen eine neue Gerätefamilie mit neuen Funktionen für das aktive Management der Energie elektrischer Antriebe.

Um den weltweiten Energieverbrauch zu senken und damit dem Klimawandel entgegenzuwirken und obendrein Kosten zu sparen, kommt Energieeffizienz in der industriellen Produktion eine immer größere Bedeutung zu. Geeignete Wege zum Ziel sind unternehmensweites Energiemanagement per Software und energiesparende Elektromotoren. Auch im direkten Umfeld der elektrischen Antriebe gibt es einige Möglichkeiten zum Energiemanagement. Hier kommen sichere Bremswiderstände ins Spiel, die die Bremsenergie in den Stromkreis zurückführen, und aktive Energiemanagementsysteme wie die neuen Geräte der Serie Pxt von Koch: PxtFX, PxtEX und PxtRX.

Die Geräte bieten einen Weitspannungsbereich und sind vom Hersteller der Antriebselektronik unabhängig. Sie lassen sich in vielen verschiedenen Anwendungen einsetzen, die darauf aufbauen, die überschüssige oder notwendige elektrische Energie weitgehend netzunabhängig zwischenzuspeichern. Welches Speichermedium gewählt wird, hängt von der Anwendung ab: Wenn die Zyklen kurz und sehr häufig sind, werden spezielle Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren genutzt; bei höheren Energien und weniger häufigen Zyklen bieten sich Doppelschicht-Kondensatormodule an; und bei seltenen Zyklen kommen Batterien zum Einsatz. Als Verbindungsteil zwischen Antrieb und Speicher dient das aktive Energiemanagementgerät oder -system. Seit Herbst 2010 hat Koch solche Geräte im Sortiment, wobei die Mitglieder der Familie Pxt einen deutlich größeren Funktionsumfang als die bisherigen haben.

PxtFX für häufige, kurze Zyklen

Die beiden aktiven Geräte PxtFX und PxtRX werden ergänzt durch das PxtEX, eine modulare Speichereinheit mit einem oder mehr Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren. Zu den nützlichen Funktionen der Geräte gehört die Rekuperation der Bremsenergie der Maschine, was die Energieeffizienz steigert. Der PxtFX kann dabei in seiner kleinsten Ausbaustufe in Ein-Sekunden-Zyklen pro Betriebsstunde bis zu 1,2 kWh Energie einsparen. Bezogen auf die Applikation an sich, sind laut Koch mit einem aktiven Energiemanagementsystem auf der Grundlage des PxtFX Einsparungen bis gut 40 Prozent erreichbar. Oft spielen demnach aber andere Zwecke eine größere Rolle als die Steigerung der Energieeffizienz, etwa der Ausgleich so genannter Brownouts, der sichere und definierte Stillstand bei Blackouts, die mögliche Beschleunigung von Produktionsprozessen mit Durchsatzsteigerungen bis 50 Prozent, die Verringerung von Netzlastspitzen oder auch der Betrieb des elektrischen Antriebs unabhängig vom Stromnetz.

Mit einer Stromlastfähigkeit von 20 A Dauer und 40 A Spitze für rund 1 min gegenüber dem Speicher, der eine maximale Spannung von 450 V DC haben darf, kann der PxtFX bis 18 kW Leistung erzeugen. Das Gerät lässt sich ab Werk mit einem Speichervolumen von zwei oder vier Kilowattsekunden ausstatten. Serienmäßig im Gerät eingebaut ist die automatische Erkennung der Bremstransistor-Einschalt-Spannungsschwelle, was es dem Gerät ermöglicht, mit allen handelsüblichen Frequenzumrichtern und Servoreglern in Plug-and-Play-Manier zusammenzuarbeiten. Die Sicherheitsfunktionen des PxtFX schützen gegen Verpolung der Zwischenkreisanschlüsse, gegen das Zuschalten geladener Speicher und gegen die Überlastung des Systems auf der Speicher- wie auch auf der Zwischenkreisseite. Interne Sicherungen betrachtet Koch als Standard. Neu sind am PxtFX die SD-Speicherkarte, eine externe 24-V-Versorgung, Zustandsanzeigen per LEDs, Bootloading- und Resetmöglichkeiten sowie sechs digitale I/Os. Hinzu kommen Ausgabefunktionen über ein USB-Modul.

PxtEX erweitert das Speichervolumen

Wenn das Speichervolumen des PxtFX nicht ausreicht, kommt das Gerät mit der Bezeichnung PxtEX zum Zug. Zwei, vier oder sechs Kilowattsekunden Energie kann ein einzelnes PxtEX mit seinen speziell für das Anwendungsspektrum der aktiven Energiemanagementsysteme entwickelten Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren speichern. Über Kabel mit verpolungssicheren Steckern mit dem PxtFX verbunden, kommt die Speichererweiterung dem System direkt zugute. Die einzelnen Speichereinheiten sind intern abgesichert und zeigen ihren Ladezustand auch optisch über eine blinkende LED an. In den PxtEX serienmäßig integriert ist auch ein sicherer Entladewiderstand, der direkt und schnell dabei unterstützt, das Gesamtsystem auf ein für Menschen ungefährliches Spannungsniveau zu bringen.

PxtRX für höhere Lasten

Während das Gerät PxtFX für Anwendungen mit Wiederholungszyklen von Millisekunden bis wenigen Sekunden konzipiert ist und dies über seine Lebensdauer weit über 100 Millionen mal bewältigen muss, ist sein größerer Bruder PxtRX für Applikationen in Verbindung mit Speichern höherer Energiedichte prädestiniert, wie Doppelschichtkondensatoren oder auch Batterien. Der PxtRX ist ausgelegt für eine Stromlastfähigkeit von 30 A Dauer und 60 A Spitze für rund eine Minute. In Verbindung mit einer hohen Speicherspannung von bis zu 800 V DC kann das Gerät eine Leistung von knapp 50 kW generieren.

Wenn diese Leistung für die Anwendung nicht ausreicht, lassen sich mehrere PxtRX-Geräte parallel schalten, wie auch die PxtFX-Geräte. Anwendungsbezogen können so aktive Energiemanagementsysteme entstehen, die große Schaltschränke füllen. Unter der Typenbezeichnung KTS bietet Koch anschlussfertige Komplettsysteme in Schaltschränken an. Sie umfassen aktive Energiemanagementsysteme der Pxt-Familie, applikationsspezifische Speicher, die passenden Sicherungen, die Verkabelung und - abhängig von den genutzten Speichern - passive oder aktive Entladegeräte. Das PxtRX ist für KTS-Schaltschranklösungen prädestiniert, weil es auch bei Leitungslängen von bis zu 20 m zum Zwischenkreis problemlos arbeitet.

Digitales Typenschild erleichtert die Arbeit vieler

Allen Mitgliedern der Pxt-Familie gemeinsam ist das sogenannte digitale Typenschild. Beim Scannen des QR-Codes eines Geräts mittels einer App für Android- oder iOS-Smartphones oder -Tablets werden neben den technischen Daten des Geräts und seinem speziellen Aufbau auch Prüf- und Testprotokolle sowie die zugehörigen Dokumente wie die Montage- und Betriebsanleitung angezeigt. So können alle Nutzer des Geräts orts- und papierunabhängig auf dessen individuelle Dokumente und Informationen zugreifen. Darüber hinaus sind Management-Funktionen geboten, mit denen beispielsweise ein Maschinenbauer Geräte mit ihren jeweiligen Eigenschaften einer Maschine oder Anlage zuordnen kann.

Für die Geräte bietet Koch Applikationsengineering, Auslegungstools sowie Unterstützung bei Auswahl und Tests an. Sie sollen mit kurzen Lieferzeiten bereitstehen, fertig parametriert ab Werk und bereit für den Betrieb direkt nach dem Anschluss an den Gleichstromzwischenkreis. Über die SD-Speicherkarte lassen sich die Versionen PxtFX und PxtRX stets auf dem neuesten Firmwarestand halten.

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