Der Drive Controller SD4S von SIEB & MEYER ist für den Schaltschrankeinbau optimiert und wird z.B. in Werkzeugmaschinen oder Turboverdichtern eingesetzt. Die ersten verfügbaren Varianten des SD4S zielen auf Motoren bzw. Spindeln im Leistungsbereich von wenigen hundert Watt bis 6 Kilowatt ab. Weitere Varianten mit Leistungen bis zu 48 kW folgen.

Die aktuell kleinste Baugröße mit einer Leistung von 300 W @ 50 VAC bzw. 800 W @ 230 VAC hat eine Baubreite von nur 40 mm. Auch das mit 400 VAC versorgte Gerät mit einer Leistung von 6 kW hat eine Breite von nur 80 mm,das Gerät mit einer Leistung von 14 kW ist nur 115 mm breit.

Die SD4S-Varianten eignen sich hervorragend für Dentalfräsmaschinen, Maschinen für die Feinstbearbeitung (z.B. aus der Uhrenindustrie), Wafer-Dicing-Maschinen in der Halbleiterherstellung oder zum Betrieb von Schraubspindeln.

Regelungsseitig ermöglicht SD4S den Betrieb von geberlosen Asynchron,- Synchron- und IPM-Motoren bis zu einer Drehfeldfrequenz von 4.000 Hz (240.000 1/min), was ein Alleinstellungsmerkmal im Markt darstellt und den Nutzern neue Möglichkeiten erlaubt.

Da speziell bei Motoren bzw. Spindeln kleinerer Leistung die nötige Isolationsfestigkeit in den Motoren oft nicht erbracht werden kann, bietet SD4S eine galvanische Trennung des Thermokontaktes.

Der SD4S verfügt über parametrierbare digitale Messsystem-Schnittstellen wie Biss-C, EnDat 2.2, TTL und Hall. Ein Webserver ermöglicht es Technikern, Geräteinformationen ohne zusätzliche Parametriersoftware abzurufen. Durch die integrierte Echtzeituhr können Fehlerfälle sowie Wechselwirkungen mit externen Ereignissen bzw. Prozessen exakt analysiert werden.

Die Parametrierung erfolgt über eine Standard-Ethernet-Schnittstelle, welche die im industriellen Umfeld störanfällige USB-Schnittstelle ersetzt. Das zentrale Tool für die Parametrierung, Inbetriebnahme und Simulation der SD4x-Serie ist die Windows-Software drivemaster4.

Außerdem wurde das Tool Motor Analyzer in der drivemaster4 weiterentwickelt. Es ermöglicht aussagekräftige Simulationen des gesamten Frequenzumrichterbetriebs. So lassen sich Arbeitspunkte, Kennlinien und Ausgangsströme anzeigen und ausgeben. Die neue FFT-Analyse der simulierten Ausgangsgrößen liefert Erkenntnisse über den Gesamtoberschwingungsgehalt THD (Total Harmonic Distortion) des Motorstroms (THDi) und der Motorspannung (THDu). Dies hilft dem Anwender das Betriebsverhalten und die Motorerwärmung abzuschätzen.

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Insgesamt stehen sechs Leistungsklassen des Frequenzumrichters SD2M im Bereich von 75 HP bis 500 HP bzw. 165 A bis 800 A Nennstrom zur Verfügung. Die Geräte sind alle sehr kompakt, was in dem Einsatzbereich von Hochgeschwindigkeits-Strömungsmaschinen eine wichtige Anforderung ist. Neben wassergekühlten Varianten sind auf Anfrage auch luftgekühlte Geräte erhältlich. Für alle Geräte liegt eine NRTL/CSA-Zertifizierung für den nordamerikanischen Markt vor.

Die SD2M Turbo-Ausführungen bieten zudem optional ein besonderes Highlight für alle Nutzer magnetgelagerter Turboblower/- kompressoren: Es besteht die Möglichkeit, aktive Magnetlager über Klemmanschlüsse mit der notwendigen DC-Spannung zu versorgen und diese auch in Störfällen zum Abbremsen aufrecht zu erhalten.

Die innovative Drei-Level-Technologie des Frequenzumrichters SD2M gepaart mit Schaltfrequenzen bis 16 kHz gewährleisten eine sehr gute Stromqualität, sodass Motorverluste geringgehalten werden und der Gesamtwirkungsgrad steigt. So wird eine übermäßige Rotorerwärmung auch ohne teure Sinusfilter bzw. Motordrosseln verhindert. Zusätzlich verringert die Drei-Level-Technologie die Isolationsbeanspruchung der Stator-Motorisolation.

Der SD2M wird im Laufe des Jahres 2025 ein Update auf den SD4M erhalten. Da die Leistungsendstufe des SD2M bereits auf dem neusten Stand ist, wird das Update lediglich die Logikkarte betreffen. Hauptvorteile für den Kunden werden vor allem die regelungstechnischen Verbesserungen sowie die Ethernet-basierten Bussysteme und die Positionierfähigkeit sein.

Zum Produktvideo auf YouTube: https://youtu.be/z4H9IisH1Yg

Erprobtes kombiniert mit neuster Regelungs- und Kommunikationstechnik. Die Varianten des Multi-Level-Umrichters SD4M im Bereich von 70 kW bis 490 kW bzw. 120 A bis 800 A Nennstrom wurden leistungselektronikseitig vom SD2M übernommen. Die Geräte sind alle sehr kompakt, was im Einsatzbereich von Hochgeschwindigkeits-Strömungsmaschinen eine wichtige Anforderung ist.

Neben den Hochgeschwindigkeits-Strömungsmaschinen ist der SD4M sehr interessant für leistungsstarke HSC-Fräsmaschinen, wie sie beispielsweise im Bereich Aerospace häufig zum Einsatz kommen. Die auf dem Gerät verfügbare Multiprotokoll-Echtzeit-Ethernet-Schnittstelle (u. a. PROFINET IO, EtherCAT) ermöglicht das unkomplizierte Implementieren des SD4M in die übergeordnete Steuerung. Die SD4M-Varianten mit DC-Versorgung ermöglichen einen optimalen Betrieb mit einem externen rückspeisefähigen Netzteil speziell für diese Anwendung.

Der SD4M in der neuen Leistungsklasse (70 kW, 120 A) erweitert dabei das aktuelle Leistungsspektrum des SD2S bzw. SD4S und schließt somit leistungsmäßig die Lücke im Frequenzumrichterportfolio.

Zusätzlich zu den wassergekühlten Varianten sind auf Anfrage auch luftgekühlte Geräte erhältlich. Für alle Geräte ist eine NRTL/CSA-Zertifizierung beantragt – das ist relevant für Kunden, die ihre Maschinen nach Nordamerika exportieren.

Die SD4M Turbo-Ausführungen bieten zudem optional ein besonderes Highlight für den Einsatz in Turbo-Blowern und -Kompressoren: Es besteht die Möglichkeit, aktive Magnetlager über Klemmanschlüsse mit der notwendigen DC-Spannung zu versorgen und diese auch in Störfällen zum Abbremsen aufrecht zu erhalten. Ein weiteres Highlight ist die neue dynamische Regelung von IPM-Motoren, welche den Kunden weitere Freiheitsgrade bei ihrer Systemkonzeptionierung bietet.

Die innovative Drei-Level-Technologie des Frequenzumrichters SD4M gepaart mit geräteabhängigen Schaltfrequenzen bis zu 32 kHz gewährleisten eine sehr gute Stromqualität, sodass im Motor möglichst geringe Verluste entstehen und der Gesamtwirkungsgrad steigt. So wird eine übermäßige Rotorerwärmung auch ohne teure Sinusfilter bzw. Motordrosseln verhindert. Zusätzlich führt die Drei-Level-Technologie zu geringer Isolationsbeanspruchung der Motorisolation.

Der Drive Controller SD4B von SIEB & MEYER, der Nachfolger von SD2B plus, eignet sich sowohl für den Einsatz als hochdynamischer Servoverstärker für den Betrieb von rotativen und linearen Niedervolt-Servomotoren als auch für einen optimierten Betrieb von hochdrehenden Niedervolt-Synchron- und Asynchronmotoren.

Der SD4B verfügt über ein IP20-Gehäuse und zeichnet sich durch seine kompakte Bauweise aus: Dank der geringen Breite von 25 mm benötigt er nur wenig Bauraum. Er bietet neben der Sicherheitsfunktion STO standardmäßig CANopen und Modbus TCP. Optional steht eine Multiprotokoll-Echtzeit-Ethernet-Schnittstelle zur Verfügung, so dass die Kommunikation flexibel mit der übergeordneten Steuerung via EtherCAT (CoE), PROFINET IO und POWERLINK möglich ist. Neben dem TTL-Encoder-Ein- und Ausgang stehen den Anwendern jeweils fünf digitale Ein-/Ausgänge sowie eine Ethernet-Schnittstelle für eine einfache Parametrierung zur Verfügung.

Die Standardgerätevariante stellt einen Strom bis zu 10 A zur Verfügung. Ergänzend dazu gibt es nun auch eine Gerätevariante mit begrenzter Ausgangsspannung, die einen Betrieb von Motoren mit einem Ausgangsstrom von bis zu 13 A ermöglicht.

Im Hochgeschwindigkeitsbereich erlaubt der SD4B als Frequenzumrichter, neben dem sensorlosen Betrieb von Synchronmotoren bis 240.000 1/min und Asynchronmotoren bis 360.000 1/min, eine sensorbehaftete Regelung auf Basis von TTL-Gebern. So lassen sich mehrere Hochgeschwindigkeitsmotoren im Master-/Slave-Betrieb winkelsynchron betreiben, was zum Beispiel im Bereich der optischen Systeme hilfreich ist. Die robuste Drehzahlregelung erlaubt dabei auch hohe Massenträgheitsverhältnisse zwischen Motor und Werkzeug von bis zu 1:100.

Durch die in der Beantragung befindliche NRTL/CSA-Zertifizierung können Anwender die Geräte ohne zusätzliche Abnahmen in Systeme für den US-amerikanischen Markt integrieren.

Der Drive Controller SD2 ermöglicht eine sensorbehaftete und sensorlose Regelung von Synchron- und Asynchronmotoren und ist für jeden Einsatzfall schnell und flexibel anpassbar – egal ob für Linearmotoren, rotative Servomotoren oder motorische Bearbeitungsspindeln. Mit dieser universellen Antriebslösung lassen sich Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit Asynchronmotoren bis 180.000 1/min (3.000 Hz) und Synchronmotoren bis 120.000 1/min (2.000 Hz) realisieren. Universelle Motorgeberauswertungen und vielfältige Anbindungsmöglichkeiten zur übergeordneten Steuerung erlauben die einfache Adaptierung an wechselnde Systemanforderungen – so steht der optimalen Umsetzung von Multiachsanwendungen nichts mehr im Wege.

SIEB & MEYER stellt Anwendern der SD2-Drive Controller außerdem zwei geberlose Sicherheitsfunktionen zur Verfügung, die speziell für rotierende Motoren ohne Drehzahlgeber konzipiert sind. Der TÜV-Nord hat die Funktionen „Sicherer Stillstandsmonitor“ (SFM – Safe Frequency Monitor) und „Sicher begrenztes Drehfeld“ (SLOF - Safe Limited Output Frequency) nach EN 61508:2010 geprüft. Sie erfüllen die Anforderungen eines Sicherheits-Integritätslevels von SIL3. Mit der Sicherheitsfunktion SFM kann der Bediener sicher erkennen, ob eine geberlose Spindel nach dem Ausschalten eine sichere Drehzahl unterschritten hat (bspw. um die Maschinentür sicher zu entriegeln) und mit der Sicherheitsfunktion SLOF, ob eine kritische Drehzahl nicht überschritten wird (bspw. für den Einrichtbetrieb oder als Berstschutz des Werkzeugs). Die notwendige Hard- und Software ist in die Geräte der SD2-Serie integriert. Die Funktionen bauen auf der in SD2-Drive Controllern serienmäßig integrierten Funktion „Safe Torque Off“ (STO) auf. Das Ergebnis ist eine funktionale und kostengünstige Lösung.