1977 Führte Emotron als erstes Unternehmen einen auf Pulsweitenmodulation (PWM) basierenden Frequenzumrichter ein. Weitere Entwicklungen führten 1998 zu einer der ersten Markteinführungen von Frequenzumrichtern mit direkter Drehmomentsteuerung.
Die Reaktionszeit der Emotron-Technologie ist äußerst kurz, da tatsächliches und benötigtes Drehmoment 40.000 Mal pro Sekunde abgeglichen werden. Der Frequenzumrichter kann das höchstmögliche Drehmoment pro Ampere für einen Standardmotor bereitstellen. So kann ein Motor ohne einen Drehzahlsensor gesteuert werden, während weiterhin die Regelung von Drehmoment und Drehzahl möglich ist.
Die Methode der direkten Drehmomentsteuerung, die von Depenbrock und Takahashi entwickelt wurde, bietet eine hocheffiziente Steuerung dynamischer und anspruchsvoller Anwendungen. Die Technologie von Emotron reagiert schnell auf Spitzenlasten, abrupte Lastveränderungen oder fehlerhaft eingestellte Rampenzeiten. Von Bedeutung ist das zum Beispiel bei der Kransteuerung, wo regelmäßige und kritische Starts und Stopps ein sofortiges hohes Drehmoment erfordern. Auch bei Brechern muss die Drehzahl schnell an die Art oder Größe des Materials angepasst werden.
Indem die Stromstärke und Spannung des Motors gemessen werden, können die Drehzahl und das Drehmoment des Motors anhaltend und mit einer enormen Genauigkeit in Echtzeit gesteuert werden. Emotron Frequenzumrichter basieren auf der direkten Steuerung des Magnetflusses und des Drehmoments des angeschlossenen Elektromotors. Die hohe Genauigkeit der Fluss- und Drehmomentberechnung ermöglicht die Steigerung des Spitzendrehmoments des Motors auf bis zu 400 % des Nenndrehmoments, sogar bei 0 U/min. Um ein solch hohes Drehmoment zu erzielen, muss der Frequenzumrichter den erforderlichen Strom bereitstellen können.
Bei der direkten Drehmomentsteuerung ist das Verhältnis von Drehmoment zu Stromstärke linear oberhalb des Nenndrehmoments, sodass zum Beispiel 200 % Strom zu 200 % Drehmoment führen. Ohne direkte Drehmomentsteuerung liegt das Verhältnis bei ungefähr 150 % Drehmoment bei 200 % Stromstärke. Dank dieser Tatsache kann die Überlastkapazität, die erforderlich ist, damit der Emotron Frequenzumrichter weiterhin die vollständige Steuerung des Motors beibehält, erheblich geringer sein als bei Steuerungsmethoden ohne direkte Drehmomentsteuerung.
Die direkte Drehmomentsteuerung arbeitet mit der integrierten Vektor-Bremse des Frequenzumrichters, um schnelles und sicheres Bremsen zu ermöglichen. Die Bremsenergie wird vom Motor selbst aufgenommen, wodurch Unterbrechungen aufgrund übermäßiger Bremsspannung vermieden werden. Das verfügbare Bremsdrehmoment ist verglichen mit herkömmlichen Bremsmethoden doppelt so hoch. In den meisten Fällen sind keine mechanischen Bremsen erforderlich – Brems-Chopper und Bremswiderstände werden nur bei extrem kurzen Bremszeiten gebraucht.
Frequenzumrichter mit direkter Drehmomentsteuerung arbeiten mit der Steuerung des Motordrehmoments, und der Fluss verhindert effektiv Fehlerauslösungen aufgrund von Stoßbelastung, Störungen der Netzstromversorgung oder ungenau eingestellten Rampenzeiten. Dies geschieht aufgrund der schnellen Reaktion und genauen Steuerung des Motorflusses, basierend auf dem in der Software verwendeten Motormodell. Jedes Umschalten des Frequenzumrichters ist direkt mit dem elektromagnetischen Zustand des Motors verbunden, was für eine reibungslose und genaue Steuerung zu allen Zeiten sorgt.
Den wesentlichen Teil der direkten Drehmomentsteuerung bildet das Motormodell, welches genaue Berechnungen des tatsächlichen Flusses und Drehmoments des Motors liefert. Indem die tatsächlichen ermittelten Werte und die Sollwerte bei einer äußerst hohen Berechnungsfrequenz verglichen werden, kann ein geschlossener Kreislauf von Fluss- und Drehmomentsteuerung erzielt werden. Alle relevanten Motorparameter werden automatisch gemessen, die Trägheit der Last wird überprüft, und interne Parameter werden entsprechend automatisch eingestellt. Zusammen mit einer enorm hohen Bremskapazität und einer präzisen Steuerung von Beschleunigung und Verzögerung wird auf diese Weise sogar ohne einen separaten Sensor am Motor eine Drehmomentreaktionszeit erzielt, die geringer als 1 ms ausfallen kann, sowie eine Drehzahlgenauigkeit von nahezu ±0,1 % U/min. Typische Werte mit einer herkömmlichen sensorlosen Vektorsteuerung liegen bei einer Drehmomentreaktionszeit von 50-100 ms und einer Drehzahlgenauigkeit von ±1-2 %.
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