Regler optimieren und Antriebe anpassen

Geregelte Antriebe arbeiten meist mit einer Kaskadenregelung: innen der Stromregler, der das Moment stellt, darüber der Drehzahlregler und bei Positionierachsen außen der Lageregler. Optimiert wird immer von innen nach außen, denn jeder äußere Regler sieht den inneren als Teil seiner Strecke. Bei der Inbetriebnahme gibt man zuerst die Daten vom Leistungsschild ein; eine Motoridentifikation im Stillstand und eine drehende Messung ermitteln dann das Motormodell und das Trägheitsmoment.

Die Güte eines Reglers zeigt die Sprungantwort, die man mit der Trace-Funktion des Umrichters aufzeichnet. Wichtige Kenngrößen sind Anregelzeit, Überschwingweite und Ausregelzeit. Schwingt die Drehzahl stark über, sind Proportionalverstärkung zu groß oder Nachstellzeit zu klein; bleibt eine Abweichung, fehlt ein I-Anteil. Großen Einfluss hat das Verhältnis der Trägheitsmomente von Last und Motor. Über ein Getriebe wirkt die Lastträgheit nur mit dem Quadrat der Übersetzung verkleinert auf die Motorwelle.

Zum Anpassen eines Antriebs an die Maschine gehören auch Rampen und Grenzen. Das Beschleunigungsmoment hängt von Trägheitsmoment, Drehzahländerung und Hochlaufzeit ab; ist die Rampe zu kurz, läuft der Antrieb in die Stromgrenze. Beim Bremsen arbeitet der Motor als Generator und lädt den Zwischenkreis auf; Abhilfe schaffen eine längere Rücklauframpe, ein Bremswiderstand oder eine Rückspeisung. Oberhalb der Bemessungsfrequenz liegt der Feldschwächbereich mit sinkendem Moment. Mit der 87-Hz-Kennlinie läuft ein Motor 230/400 V in Dreieck bis 87 Hz mit vollem Moment, wenn der Umrichter den Dreieckstrom liefern kann.