Rekuperation | Bremsenergie elektrischer Antriebe

Drei wesentliche Komponenten hat das aktive Energiemanagement System Pxt von Michael Koch zur Rekuperation von Bremsenergie: Elektronikgeräte, Speichereinheiten und ein kleines, intelligentes Modul. Die Elektronikgeräte schieben die Energie hochdynamisch und zuverlässig entweder vom Antrieb in die Speicher oder umgekehrt wie bei einer Spannungsunterbrechung. Das kleine Modul zur strombasierten Lastspitzen Reduktion und eine Kapazitätsüberwachung komplettieren das Energiehandling für Antriebe.

Inhalt

• Rekuperation nicht nur beim Elektroauto
• Energierückgewinnung mit UL-Zulassung und Kapazitätsüberwachung
• Aufsteckmodul für Ampere genaue Netzlastspitzenreduktion
• Neue Gerätefamilie für aktives Bremsen Energiemanagement
  • Bremsenergie Rekuperation für häufige, kurze Zyklen
  • Bremsenergie Rückgewinnung mit erweitertem Speichervolumen
  • Energie Rückgewinnung für höhere Lasten
  • Digitales Typenschild erleichtert die Arbeit
    
    
• Was bedeutet Rekuperation?
  
  

Rekuperation nicht nur beim Elektroauto

Die Rekuperation beim Bremsen ist sicher vordergründig bekannt, wenn es um die Umwandlung der Bewegungsenergie in elektrische Energie bei E-Autos geht. Das E-Auto gewinnt während der Fahrt durch die Energierückgewinnung beim Bremsen Energie zurück. Die Bewegungsenergie von E-Fahrzeugen wird genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen und in der Batterie zu speichern. Dadurch kann die Reichweite von einem E-Auto verlängert werden und gleichzeitig wird der Verschleiß der Bremsanlage reduziert.

Doch nicht nur im Bereich der Elektromobilität spielt die Rekuperation eine Rolle. Auch in der industriellen Antriebstechnik wird sie zunehmend eingesetzt, um effizienter und ressourcenschonender zu arbeiten. Die Michael Koch GmbH ist Anbieter solcher Energiemanagementsysteme zur Rekuperation beim Bremsen elektrischer Antriebe in der Industrie. Wir stellen Ihnen hier die Neu- und Weiterentwicklungen vor.

Energierückgewinnung mit UL-Zulassung und Kapazitätsüberwachung

08.05.2023 | Die aktiven Energiemanagement-Geräte der Pxt-Familie von Michael Koch haben jetzt die Zulassung nach den Normen von UL und CSA. Außerdem ist die Technik nun in der Lage, die Speicherkapazität im laufenden Betrieb zu überwachen. Die parametrisierbare Funktion der laufenden Kapazitätsüberwachung von Elektrolyt- und Doppelschicht-Kondensatoren bringt Warnmeldungen beim Erreichen eines zuvor definierten minimalen Kapazitätswertes.

Es gibt drei Möglichkeiten der Wahrnehmung für den Anwender: Über eine LED-Anzeige am Gerät, einen definierten digitalen Ausgang oder eine festgelegte Meldung per Kommunikationsschnittstelle wie den Feldbus. Damit wird über die Betriebsdauer hinweg gewährleistet, dass die nutzbare Energie-Menge der Pxt-Geräte für die jeweilige Anwendung stets ausreicht oder im Sinne der Predictive Maintenance frühzeitig gewartet wird.

Mehr Performance, ein stabileres Netz, mehr Maschinen-Sicherheit bei einer längeren Lebensdauer und einem geringeren Energie-Verbrauch der elektrischen Antriebstechnik sind die Merkmale der aktiven Pxt-Energiemanagement-Geräte zur Energierückgewinnung.

Jetzt auch mit Zulassung nach den nordamerikanischen Normen UL und CSA vereinfachen die Rekuperatoren im Verbund mit Antrieb und Maschine den internationalen Einsatz auch über Nordamerika hinaus.

Aufsteckmodul für Ampere genaue Netzlastspitzenreduktion

27.02.2023 | Damit die für Lastspitzen einer Maschine erforderliche Energie aus einem Gerät für Rekuperation und nicht aus dem Stromnetz kommt, gilt es folgendes zu tun: Das Modul Pxt MX auf ein Elektronikgerät der Pxt Familie aufstecken, mit gelieferte Sensoren zur Strommessung für die drei Phasen und den amperegenauen Maximalwert für den Netzstrom eingegeben. Mit den Energiemanagement Systemen von Michael Koch können Sie das Energiehandling für Ihre Antriebe optimal gestalten.

Mit dem kleinen, intelligenten Kästchen Pxt MX ist die Energiemanagment Familie Pxt von Michael Koch nun in Feldbusse integrierbar. Mit ihm lassen sich Lastspitzen reduzieren und der Eingangsstrom des Antriebs begrenzen – und zwar per Plug-and-play.

Tipps zum Einbau einer Sicherheits Bremse

Bis über 100 A reicht der Mess- und damit Regelbereich des Pxt MX. Viele Anwendungen mit einem geringerem Effektivstrom lassen sich mit seiner Hilfe und dem verbundenen Pxt System unter die Nennstromgrenzen der Sicherungen zum Stromnetz, beispielsweise von 63 A oder 32 A bringen.

Egal welche Ausbaugröße das Pxt System hat, die Lastspitzenreduktion per Pxt MX bleibt gleich einfach. Visualisiert wird der Einsatz in Echtzeit über das Tool Pxt Terminal. Darüber lassen sich alle Pxt Geräte zur Energierückgewinnung einer Bremse parametrieren und überwachen.

Michael Koch stellt aus auf der Hannover Messe 2023.

Neue Gerätefamilie für aktives Bremsen Energiemanagement

17.03.2020 | Zehn Jahre Markterfahrung und viele Personenjahre an Entwicklungsarbeit stecken in den Geräten der Michael Koch GmbH zur Bremsenergie Rekuperation. Die Geräte zur Bremsenergierückgewinnung Pxt FX, Pxt EX und Pxt RX eröffnen neue Möglichkeiten für das aktive Management der Energie von elektrischen Antrieben. Sie haben einen Weitspannungsbereich und bieten herstellerunabhängig eine Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten.

Die Anwendungen der modularen Gerätefamilie zur elektrische Energie Rückgewinnung beim Bremsen bauen darauf auf, überschüssige oder notwendige elektrische Bewegungsenergie weitgehend netzunabhängig zwischenzuspeichern. Auch die Auswahl der Speichermedien ist abhängig von der Anwendung. Für kurze und sehr häufige Zyklen werden spezielle Aluminium Elektrolytkondensatoren genutzt. Für höhere Bewegungsenergie und weniger häufige Zyklen eignen sich Doppelschicht Kondensatormodule. Für seltene Zyklen kommt die Batterie zum Einsatz.

Das Verbindungsteil zwischen Antrieb und Speicher ist das aktive Energiemanagementgerät. Die Produktfamilie Pxt (auch „P mal t“ = gleich Energie ausgesprochen) erreicht ab sofort mit deutlich höherer Funktionalität eine neue Dimension als die seit 2010 am Markt erhältlichen Vorgängersysteme zur Energierückgewinnung.

Bremsenergie Rekuperation für häufige, kurze Zyklen

Die zwei aktiven Geräte zur Rekuperation Pxt FX und Pxt RX werden durch den Pxt EX ergänzt, eine modulare Speichereinheit mit einem oder mehr Aluminium Elektrolytkondensatoren. Die Applikationen sind vielfältig und bringen den Gerätenutzen über ein singuläres Feature oder durch die Kombination von zwei oder mehreren Eigenschaften. Mittels Rekuperation der Maschine lässt sich die Energieeffizienz steigern. Der Pxt FX kann dabei in seiner kleinsten Ausbaustufe in 1 s Zyklen / h bis zu 1,2 kWh an Energie einsparen.

Bezogen auf die Applikation lassen sich mit dem aktiven Bremsen Energiemanagementsystem auf Grundlage des Pxt FX Einsparungen bis gut 40 % generieren. Oft spielen aber andere Nutzen eine größere Rolle als die Steigerung der Energieeffizienz.

Ein Beispiel ist der Ausgleich genannter Brownouts, der sichere und definierte Stillstand bei Blackouts, die mögliche Beschleunigung von Produktionsprozessen mit Steigerung der Ausbringung bis 50 %, die Reduzierung von Netzlastspitzen oder der elektrische Antrieb im Betrieb unabhängig vom Stromnetz.

Mit einer Stromlastfähigkeit von 20 A Dauer und 40 A Spitze für rund 1 min gegenüber Speicher mit einer maximalen Spannung von 450 V DC kann der Pxt FX bis 18 kW Leistung generieren. Das Gerät zur Energierückgewinnung kann ab Werk mit einem Speichervolumen von 2 oder 4 kWs ausgestattet werden.

Serienmäßig eingebaut ist die automatische Erkennung der Bremsen Transitor Einschaltspannungsschwelle. Dies gestattet dem Gerät, mit allen handelsüblichen Frequenzumrichtern und Servoreglern in Plug-and-play Bauweise zusammen zu arbeiten. Die weitreichenden Sicherheitseigenschaften des Pxt FX schützen gegen Verpolung der Zwischenkreisanschlüsse, Zuschalten geladener Bremsen Energie Speicher und vor Überlastung des Systems auf der Speicher und Zwischenkreisseite.

Interne Sicherungen sind Standard. Die SD-Speicherkarte, eine externe 24 V Versorgung, Zustandsanzeigen über LED, Bootloading- und Resetmöglichkeiten sowie 6 digitale I/Os gibt es ebenfalls. Ein USB-Modul ergänzt die Ausgabefunktionalitäten.

Bremsenergie Rückgewinnung mit erweitertem Speichervolumen

Das Gerät zur Bremsenergie-Rekuperation Pxt EX kommt zum Einsatz, wenn das Speichervolumen des Pxt FX nicht ausreicht. Ein Pxt EX kann 2, 4 oder 6 kWs Energie mit seinen speziell für den Einsatz der aktiven Energiemanagement Systeme entwickelten Aluminium Elektrolytkondensatoren speichern. Einfach über Kabel mit verpolungssicheren Steckern mit dem Pxt FX verbunden, kommt die Speicher-Erweiterung direkt zum Zuge.

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Intern abgesichert zeigen die einzelnen Speicher-Einheiten ihren Ladezustand optisch über eine blinkende LED an. In den Pxt EX ist serienmäßig ein sicherer Entladewiderstand integriert. Dieser unterstützt dabei, das Gesamtsystem auf ein für Menschen ungefährliches Spannungsniveau zu bringen. Grundsätzlich sind die Geräte zur Rekuperation von Bremsen Energie wartungsarm.

Energie Rückgewinnung für höhere Lasten

Während das Gerät Pxt FX für Nutzung von Wiederholungszyklen von ms bis wenige s konzipiert und mit einer Lebensdauer von weit über 100 Million ausgestattet wurde, ist sein größerer Bruder Pxt RX für die Verbindung mit Speichern höherer Energiedichte konzipiert wie etwa Doppelschichtkondensator oder Batterie. Der Pxt RX ist für eine Stromlastfähigkeit von 30 A Dauer und 60 A Spitze für rund 1 min ausgelegt. In Verbindung mit einer hohen Speicherspannung von bis zu 800 V DC kann das Gerät knapp 50 kW generieren.

Erfordert die Anwendung mehr Leistung, können mehrere Pxt RX und auch Pxt FX Geräte parallelgeschaltet werden. So können aktive Systeme zur Bremsenergie Rekupertion entstehen, die große Schaltschränke füllen. Unter der Typenbezeichnung KTS bietet Michael Koch anschlussfertige Komplettsysteme für Schaltschränke.

Darin enthalten sind aktive Energiemanagement Systeme der Pxt Familie, anwendungsbezogene Bremsen Energie Speicher, passende Sicherungen, Verkabelung und passive oder aktive Entladegeräte, die abhängig von den eingesetzten Speichern ausgewählt werden. Weil der Pxt RX auch bei Leitungslängen zum Zwischenkreis von bis zu 20 m problemlos arbeitet, eignet er sich besonders für solche KTS Schaltschrank Lösungen.

Digitales Typenschild erleichtert die Arbeit

Alle Geräte verfügen über ein digitales Typenschild. Über einen QR-Code auf dem Gerät lassen sich mittels App für Android, iOS Smartphones oder Tablets die technischen Daten scannen sowie Prüf- und Testprotokolle und die zugehörigen Dokumente wie die Montage- und Betriebsanleitung anzeigen. Anwender könne so ortsunabhängig und papierlos auf ihre individuellen Dokumente und Infos zugreifen. Eingebaute Verwaltungsmöglichkeiten gestatten es Maschinenbauern, die Geräte mit ihren jeweiligen Eigenschaften einer Maschine oder Anlage zuzuordnen.

Die Lieferzeiten der Pxt Familie sind übrigens sehr kurz. Geliefert wird fertig parametrisiert ab Werk und bereit für den Betrieb direkt nach Anschluss an den Gleichstromzwischenkreis. Über die SD-Speicherkarte lassen sich die Geräte auf den neusten Firmwarestand updaten.

Technisches Allgemeinwissen

Was bedeutet Rekuperation?

Rekuperation beim Elektroauto

Rekuperation ist ein Verfahren für E-Fahrzeuge bzw. Hybridfahrzeuge wie Plug in Hybriden, Mild Hybrid-, Mikro Hybrid- oder anderen Fahrzeugen der Elektromobilität beim Fahren genutzt wird, um elektrische Energie zurückzugewinnen. Das Konzept der Rekuperation ist nicht neu und wird bereits seit einigen Jahren bei E-Autos eingesetzt. Wenn das E-Fahrzeug bremst oder der Fahrer vom Gas geht, wird die anfallende Bewegungsenergie des E-Fahrzeugs in Strom umgewandelt und in der Batterie gespeichert. Das Ergebnis ist eine höhere Effizienz und eine längere Reichweite des Elektroautos. Rekuperation ist somit ein wichtiger Faktor, wenn es um die Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit von Elektroautos geht.

Rekuperation beim Elektroantrieb

In Industrie Antrieben erweist sich die Rekuperation als äußerst effizient. Hier ermöglicht es die Energierückgewinnung, mit der beim Bremsen freiwerdende kinetische Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt wird. Diese Nutzbremsung kann dann für andere Zwecke verwendet werden. Rekuperation ist somit ideal, um die Effizienz von Antrieben zu steigern und gleichzeitig den Energieverbrauch zu senken. In einer Zeit, in der immer mehr Unternehmen auf Nachhaltigkeit setzen, wird Rekuperation daher eine immer wichtigere Rolle in der Industrie spielen.