Die Schaltanlage für die Metallindustrie ist von vielen Frequenzumrichtern geprägt, die mitunter einen kompletten Schaltschrank belegen.

Die Schaltanlage für die Metallindustrie ist von vielen Frequenzumrichtern geprägt, die mitunter einen kompletten Schaltschrank belegen. Rittal

„Die Platzierung der elektrotechnischen Komponenten für die kleinen Nebenantriebe hat uns immer wieder vor Probleme gestellt“, benennt Kornelius Wolters, Projektleiter bei Dormann + Winkels, ein typisches Problem, dem er in Schaltanlagen für Walzwerke stets von neuem begegnet. Am Standort Kerken fertigt der Schaltanlagenbauer mit 30 Mitarbeitern überwiegend Anlagen für die Metallindustrie. In einem Projekt hat das mittelständische Unternehmen die Schaltanlage für ein Aluminium-Kaltwalzwerk in Rumänien gebaut. „In dieser Branche haben wir nahezu 40 Jahre Erfahrung, langjährige Kunden vertrauen gerade deswegen auf uns“, erzählt Wolters stolz.

In dem Kaltwalzwerk wird das Aluminium-Band von den tonnenschweren Coils abgewickelt und in das Walzgerüst eingeführt, wo der Druck der Walzen die Dicke der Bänder reduziert. Hinter dem Walzgerüst werden die Bänder wieder zu Coils aufgewickelt. Um die Stärke immer weiter auf das gewünschte Maß zu reduzieren, muss das Aluminium-Band das Walzgerüst mehrfach durchlaufen. Ein Reversierbetrieb ist bei dieser Anlage allerdings nicht möglich, weswegen das rumänische Unternehmen die Coils vor dem nächsten Durchlauf um das Walzgerüst herum transportieren muss. Elektromotoren betreiben sowohl die Antriebe des Walzgerüstes als auch die Vorrichtungen zum Ab- und Aufwickeln der Coils sowie die Rollenförderer, Dreh- und Schiebetische für den Transport.

Große Schaltschränke voller Umrichter

Mechanische Befestigung und Kontaktierung der Sammelschienen erfolgen in einem Arbeitsgang und ohne Werkzeug. Rittal?

Mechanische Befestigung und Kontaktierung der Sammelschienen erfolgen in einem Arbeitsgang und ohne Werkzeug. Rittal

Vor Ort sind die großen Frequenzumrichter für die elektrischen Anriebe in TS 8 Schaltschränken von Rittal installiert. Eine zentrale Einspeisung und ein Sammelschienensystem versorgen die Antriebe mit Energie. Je nach Leistung der elektrischen Antriebe sind die Frequenzumrichter entsprechend groß. „Bei den größten Antrieben, die in dem Aluminium-Kaltwalzwerk verbaut sind, benötigt der Frequenzumrichter einen kompletten Schaltschrank“, verdeutlicht Wolters die Dimensionen der Komponenten. In Summe besteht die Schaltanlage aus 24 Schaltschränken.

Moderne elektrische Antriebe mit Frequenzumrichtern, die einen Vier-Quadranten-Betrieb ermöglichen, können beim Bremsen die Energie wieder rückspeisen. Besonders effizient wird eine solche Lösung, wenn alle Frequenzumrichter auf einen gemeinsamen DC-Zwischenkreis zugreifen. Diesen realisiert Dormann + Winkels mit einem separaten zweipoligen Sammelschienensystem. Sowohl für das System der Einspeisung als auch für den DC-Zwischenkreis setzt der Schaltanlagenbauer auf das MaxiPLS-System von Rittal.

Sowohl die Versorgung der Frequenzumrichter als auch der gemeinsame DC-Zwischenkreis basieren auf einem Sammelschienensystem von Rittal.

Sowohl die Versorgung der Frequenzumrichter als auch der gemeinsame DC-Zwischenkreis basieren auf einem Sammelschienensystem von Rittal. Rittal

Aber nicht nur die großen Elektromotoren benötigen eine Energieversorgung. Neben den großen Hauptantrieben gibt es noch viele kleine Verbraucher, welche die Schaltanlage ebenfalls versorgen muss. „Im Fall des Aluminium-Kaltwalzwerks sind dies etwa Pumpenantriebe, Absauganlagen oder Bremsen“, erklärt Wolters. Dafür gab es in der Vergangenheit oft einen eigenen Schaltschrank. Eine solche Lösung, bei der die kleineren Verbraucher der gesamten Anlage zusammen installiert sind, ist allerdings unübersichtlich. „Bei der aktuellen Anlage wollte der Kunde, dass wir die Nebenantriebe jeweils im gleichen Schaltschrank installieren wie die Hauptantriebe“, berichtet Wolters.

Sammel- statt Kammschiene

Seitlich im Schaltschrank integriert, versorgt ein Stromverteilungssystem die Nebenantriebe und andere Abgänge. Rittal?

Seitlich im Schaltschrank integriert, versorgt ein Stromverteilungssystem die Nebenantriebe und andere Abgänge. Rittal

Um die Vorgabe des Kunden erfüllen zu können, hat Dormann + Winkels eine Lösung auf Basis des Stromverteilungssystems RiLine Compact entwickelt, das eigentlich für Verteilungen in kleinen Anwendungen bis zu einem Bemessungsstrom von 125 A konzipiert wurde. „Da die Nebenantriebe und anderen kleinen Verbraucher in allen Fällen unter den 125 A bleiben, reicht das System für uns völlig aus“, so Wolters. Mit der Systemlösung lassen sich auch kleinere Verteilungen mit Sammelschienen aufbauen. In der Vergangenheit war ein solches System oft zu aufwändig. Dann kam in der Regel eine konventionelle Verdrahtung oder eine Kammschiene zum Einsatz.

Die neue Systemlösung besteht aus einem Sammelschienensystem, das rundum berührungsgeschützt ist. Über Schlitze in der fest installierten Abdeckung der Sammelschienen kontaktieren Anwender die Komponenten mit dem Stromverteiler. Dabei erfolgen die mechanische Befestigung und die Kontaktierung der Komponenten mit dem integrierten System in einem Arbeitsgang und ohne Werkzeug. Das Stromverteilungssystem lässt sich dadurch einfach mit den notwendigen Schalt- und Schutzgeräten bestücken – etwa Motorstartern. Dies vereinfacht und beschleunigt die Installation im Vergleich zur herkömmlichen Einzelverdrahtung.

Elegante Lösung: Seitliche Montage der Stromverteiler

Kornelius Wolters, Projektleiter bei Dormann + Winkels: „Mit dem Ri Line Compact können wir unsere Schaltanlagen nicht nur übersichtlicher und platzsparender aufbauen, wir sparen zudem 30 bis 40 % Zeit bei der Installation.“ Rittal?

Kornelius Wolters, Projektleiter bei Dormann + Winkels: „Mit dem Ri Line Compact können wir unsere Schaltanlagen nicht nur übersichtlicher und platzsparender aufbauen, wir sparen zudem 30 bis 40 % Zeit bei der Installation.“ Rittal

In der Schaltanlage verbaute das Unternehmen die Stromverteiler seitlich im Schaltschrank. Hierbei sind alle Abgänge der Nebenantriebe und kleineren Verbraucher logisch den Hauptantrieben des jeweiligen Anlagenteils zugeordnet. Dass die RiLine Compact-Systeme rundum berührungsgeschützt aufgebaut sind – auch auf der Rückseite, ermöglichte den seitlichen Einbau. „Dies macht die Schaltanlage übersichtlicher und führt vor allem bei Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten zu einer deutlichen Erleichterung“, ist Wolters überzeugt. Auch ein Erweitern oder Ändern der Anlage bereitet keine Probleme: Die einzelnen Schalt- und Schutzgeräte lassen sich einfach ergänzen oder austauschen. Da der Berührungsschutz immer erhalten bleibt, geht dies sogar ohne die gesamte Anlage spannungsfrei schalten zu müssen. Dadurch profitiert der Endkunde von einer erhöhten Sicherheit und Verfügbarkeit. Zudem passen die Systeme jeweils mit in den Schaltschrank der Hauptantriebe hinein, wodurch der in der Vergangenheit zusätzlich benötigte Schaltschrank entfällt.

Per QR-Code können Service-Techniker oder das Wartungspersonal auf Schaltpläne und Wartungsunterlagen zugreifen, die online zur Verfügung stehen.

Per QR-Code können Service-Techniker oder das Wartungspersonal auf Schaltpläne und Wartungsunterlagen zugreifen, die online zur Verfügung stehen. Rittal

„Der Kunde ist mit diesem System sehr zufrieden, da die Schaltanlage dadurch sehr  übersichtlich ist und gleichzeitig – im Vergleich zu den früheren Lösungen – Platz gespart wird“, erzählt Wolters. Für den Schaltanlagenbauer selbst liegt der Hauptvorteil laut Wolters woanders: „Bei der Installation sparen wir etwa 30 bis 40 % Arbeitszeit ein.“

Darüber hinaus liefert Dormann + Winkels die Schaltanlage für das Aluminium-Kaltwalzwerk mit einer integrierten Dokumentation aus, denn jeder Schaltschrank hat einen QR-Code. Mittels Smartphone oder Tablet mit entsprechendem Scanner können Service-Techniker oder das Wartungspersonal auf Schaltpläne und Wartungsunterlagen zugreifen, die online zur Verfügung stehen.

SPS IPC Drives 2017: Halle 5, Stand 111