Danfoss fokusiert auf Frequenzumrichter des High Power-Segments

Seit 40 Jahren steht die Marke VLT für hochwertige Frequenzumrichter. Mit Überarbeitung der VLT High-Power Plattform vor vier Jahren führte Danfoss besonders kompakte Geräte mit hohem Wirkungsgrad ein. Seitdem hat Danfoss von dieser aktuellen Version schon 18000 Einheiten weltweit verkauft.

Innerhalb der Baureihe sind diese Frequenzumrichter für Leistungen von 90 W bis in den 1,2-MW-Bereich ausgelegt, für Spannungen von 220 bis 690 V und für Schutzarten von 00 bis IP 66. „Die Basis ist für Baureihen VLT AutomationDrive, Aqua Drive und HVAC Drive gleich, erst die Software macht den Unterscheid“, erklärt Peter Kartanos die Philosophie dahinter.

Er verantwortet bei Danfoss als Produktmanager die High Power Drives von Loves Park aus, der US-amerikanischen Fertigungsstätte für diese Großantriebe. Dort im Staat Illinois in der Nähe von Chicago fertigt und entwickelt der dänische Antriebsspezialist auf 11400 m2 Fabrikfläche seine High Power Drives, dort ist das Kompetenzzentrum für diese Art der Antriebe angesiedelt.

Die High Power Drives gelten als sehr verlustarm und hoch effizient, im Vergleich zu Produkten anderer Hersteller. Mehr als 98% nennt Danfoss als Wirkungsgrad für seine Geräte, lediglich 2% setzt der Frequenzumrichter dabei in Wärme um.

Für einen Antrieb mit 500 kW, der in drei Schichten genutzt wird und zehn Jahre im Dienst ist, bedeutet ein um 2% besserer Wirkungsgrad eine theoretisch mögliche Einsparung von bis zu 876000 kWh. Zum Vergleich: Dieser Wert entspricht dem jährlichen Energieverbrauch von 35 durchschnittlichen Vierpersonenhaushalten in Deutschland.

Energieeffiziente Antriebe benötigen auch weniger Kühlung

Zumal geringere Verluste auch weniger Kühlaufwand bedeutet. Ein Sparfaktor, der zusätzlich bei Installationen ins Gewicht fallen. Kartanos konkret: „Ein Kilowatt weniger an Verlust spart zugleich etwa ein halbes Kilowatt Energie ein, die nötig wäre, die dabei entstehende Wärme abzuführen.“

Zudem zählen die VLT Frequenzumrichter zu den kleinsten Geräten ihrer Klasse. Sie sind im Vergleich um bis zu 40% kleiner als Antriebe mit vergleichbarer Leistungsfähigkeit und Funktion. Alle bestellten Optionen montiert Danfoss schon werkseitig vor und testet sie in Loves Park unter Volllast.

Zudem sind alle Bauteile des Gerätes frontseitig durch Öffnen der Schaltschranktür ohne Demontage zugänglich. Dies gilt auch bei mehreren Antrieben, die Seite an Seite montiert sind. Bedieneinheit, Leistungsanschlüsse und Steuerklemmen sind gleich ausgeführt. Dies reduziert Verdrahtungs- und Einarbeitungskosten auf ein Minimum.

Frequenzumrichter nutzen die gleiche Bedienstruktur

Außerdem nutzen alle Gerätereihen die gleiche Bedienstruktur. Mit der Kopierfunktionalität des abnehmbaren Bedienteils lassen sich Geräteparameter zwischen mehreren Geräten schnell und einfach übertragen.

Ein klar ablesbares, hintergrundbeleuchtetes Display sowie die Hand-Auto-Betriebsart unterstützen eine unkomplizierte Bedienung. „Dies reduziert Inbetriebnahmezeiten und erleichtert das Abrufen von Geräteinformationen vor Ort“, bilanziert Peter Kartanos.

Um die Netzbelastung auf ein Minimum zu reduzieren, bietet Danfoss aktive Filter als neues Zubehör an, die effektiv Netzrückwirkungen reduzieren. Sie arbeiten auf Basis von im Leistungsbereich angepassten Halbleitern in Verbindung mit moderner Mikroprozessortechnik. Die Leistungselektronik, die aus der konzerneigenen Entwicklung und Produktion bei Danfoss Silicon Power stammt, reduziert die Oberschwingungsbelastung des Netzes und erzeugt einen Leistungsfaktor nahe 1.

Die kompakten Filter kompensieren die Oberschwingungsbelastung von installierten Frequenzumrichtern oder dienen als Stand-alone-Lösung für die Kompensation anderer Störungsquellen. Ein weiterer Vorteil: der beliebige Anschluss im zu kompensierenden Netz.

Einsatz im Bereich Wasser und Abwasser

Exemplarisch für High Power-Anwendungen ist der Einsatz solcher Drives im Bereich Wasser und Abwasser. In Loves Park, Illinois, in der Nähe der Danfoss-Fabrik, steht der Brunnen Nummer 6 der örtlichen Wasserwerke. Ausgerüstet ist die dortige 250-kW-Wasserpumpe mit einem Frequenzumrichter vom Typ VLT 8352 mit Sinusfilter.

Dank dieser Pumpstation erübrigt sich ein zusätzlicher Wasserturm. Zudem spare die US-Gemeinde signifikant Energie, wie Greg Reichelt, Applikations-Manager High Power Drives von Danfoss, vor Ort erklärt.

Pumpen versorgen nicht nur Städte mit Wasser, sondern auch Rebflächen. Winzer benötigen sie zum Bewässern. So wie in Seven Hills, einer Weinkellerei im US-Staat Oregon. Das großflächige Verteilen des Wassers zu den Berieselungsanlagen ist sehr pumpenintensiv. Und: All seine Pumpen hat der Winzer mit VLT-Umrichtern oder Softstartern ausgerüstet. Die Anlage in Seven Hills ist schon jetzt für künftiges Wachstum ausgelegt.

Neue Anwendungsgebiete für Frequenzumrichter

Ein weiteres Anwendungsgebiet für Danfoss Frequenzumrichter sind Hauptantriebe in Zuckermühlen. In einer solchen ersetzen sie mehr und mehr die klassisch vorhandene Dampfturbine. Gelten doch die elektrischen Antriebe als flexibler und besser in die Anlagenautomation einbindbar.

So setzt der Betreiber einer solchen Mühle im Norden von Brasilien jetzt auf eine VLT-Lösung. Dank der Geschwindigkeitsregelung und besseren kurzzeitigen Überlastbarkeit der Mühlenantriebe konnte man den TCD-Faktor wesentlich verbessern. TCD steht für „tons crushing per day“ und beziffert den Ausstoß einer Mühle. Bares Geld also für den Betreiber.

Das 800-kW-Antriebsaggregat ist gut für einen Durchsatz von 4000 TCD. Die Kommunikation erfolgt über ein analoges 4-bis-20-mA-Signal. Ein Entscheidungskriterium hin zu den Danfoss-Antrieben war für die Brasilianer ebenso das spezielle Know-how des dänischen Antriebsspezialisten.

Ganz anders die Anforderungen von Antrieben in Kupferminen. Zum Abpumpen des Grundwassers im Tagebau benötigt man schon kräftige Pumpen zum Abschöpfen, wie es die Entwässerungspumpe macht, die Danfoss erst vor kurzem in einer Kupfermine installierte: 670 kW beträgt die Leistung, bei 890 A und 525 V, abgesichert durch einen Hauttrennschalter und Sicherungen. Spezielle Filter reduzieren die harmonischen Oberwellen um zehn Prozent, sagt Peter Kartanos, und weist auf die einfache Einbindung in den Automatisierungsprozess hin: „Die Feldkommunikation für die Automation läuft hier via Profibus.“

Drives immer klar im Blick

Sven Ruder umreißt seine Strategie knapp und klar: Drives, nichts als Drives, stehen für den Präsidenten Motion Control von Danfoss im Blickfeld. Drives sind für ihn das Kerngeschäft, da will er keinen Blick von lassen. Hat er doch die Erfahrung gemacht, dass eng fokussierte Unternehmen in der Regel erfolgreicher sind, als im Portfolio breit aufgestellte. Da schaut er weder nach rechts noch nach links. Die Drives immer klar im Fokus.

Sein Credo: langfristiges Denken und Planen, langfristige Kundenbeziehungen. Das ist seit 1933 der Fall, als Mads Clausen das heute immer noch familiengeführte Unternehmen in Dänemark gründete. Denn davon ist Sven Ruder überzeugt: Unternehmer-geführte Gesellschaften können unbeirrt von kurzfristigen Moden und Ablenkungen agieren. So wie Danfoss eben: 3 Mrd. Euro Umsatz, 22323 Mitarbeiter weltweit und 250000 Einheiten Fertigungsausstoß am Tag. Zahlen, die diese Theorie belegen.

Weltweit sehen sich die Dänen im Markt der Frequenzumrichter in den Größen Null bis 90 kW als Nummer Eins. Bei der Gesamtbetrachtung bis 1,2 MW sieht man sich an vierter Stelle platziert, hinter ABB, Siemens und Schneider/Toshiba. Im High Power-Bereich möchte man künftig jedoch schneller wachsen als der Markt, den die Dänen mit 9% allgemeines Wachstum beziffern. Sein Ziel hat Sven Ruder dabei klar vor Augen: 11%.