Bild 01: In Zuschnitt- und Kantenlinien sowie bei Absaug-/Filteranlagen werden häufig mehrere Drehzahlen benötigt. Hier schließen Drehzahlstarter die Lücke zwischen Softstarter und Umrichter. (Quelle: Roman Zaiets@shutterstock.com)
Softstarter haben sich bereits lange in der Praxis etabliert. Sie begrenzen den Einschaltstrom, bringen Asynchronmotoren sanft auf Drehzahl und schonen Mechanik und Netz. In vielen Anwendungen reicht das aus. In der Praxis steigen jedoch die Anforderungen – etwa, wenn Förderstrecken in Plattenzuschnitt-/Kantenlinien im Einrichtbetrieb langsam laufen sollen, im Taktbetrieb aber schneller. Ein anderes Beispiel sind Absaug- und Filteranlagen, sofern Volumenströme angepasst werden müssen. Spätestens dann zeigt sich die Grenze klassischer Softstarter: Nach dem Hochlauf ist die Drehzahl netzfrequenzfest.
Wer mehr Flexibilität benötigt, ohne die Komplexität eines vollwertigen Frequenzumrichters beherrschen zu müssen, findet in Drehzahlstartern eine pragmatische Lösung (Bild 2). Diese Geräte basieren auf der Frequenzumrichtertechnik, beschränken sich allerdings bewusst auf eine einfache, offene Drehzahlsteuerung. Sie schließen damit die Lücke zwischen Softstarter und vollwertigem Frequenzumrichter. Drehzahlstarter adressieren Anwendungen, bei denen mehr Flexibilität gefordert ist, ohne den Aufwand komplexer Umrichterlösungen in Kauf nehmen zu müssen (Bild 3).
Begrenzte Diagnose- und Integrationsmöglichkeiten
Softstarter erfüllen ihren primären Zweck zuverlässig und decken zahlreiche klassische Anwendungen ab. In der Praxis erweist sich jedoch, dass Maschinen flexibler ausgelegt und Prozesse variabler gefahren werden. In diesem Umfeld treten typische Einschränkungen deutlicher hervor. Bei vielen Anwendern stellt sich während der Inbetriebnahme schnell heraus: Nach dem Hochlauf ist bei Softstartern Schluss mit einer Einflussnahme, die Drehzahl bleibt netzfrequenzfest. Anpassungen an unterschiedliche Prozessanforderungen sind so nicht möglich. Vor allem in Transport- und Förderstrecken von Zuschnitt oder Kantenlinien werden häufig zwei Geschwindigkeiten gefordert – etwa langsam im Einrichtbetrieb und schneller im Taktbetrieb. Im Platten-Handling helfen parametrierbare Rampen, Stoßbelastungen zu verringern und empfindliche Oberflächen zu schützen. Zudem ist beim Auslauf nach Bearbeitungsschritten oft ein sanftes Abbremsen gefragt, um Beschädigungen am Werkstück zu vermeiden. Das gelingt mit Softstartern lediglich mit mechanischem Zusatzaufwand oder alternativen Antriebslösungen (Bild 4).
Hinzu kommt das begrenzte verfügbare Anlaufmoment. Da Softstarter über eine Spannungsreduzierung arbeiten, sinkt das Anzugsmoment im Anlauf erheblich. Bei Anwendungen mit höheren Lastmomenten – beispielsweise bei voll beladenen Förderbändern oder trägheitsreichen Aggregaten – kann dies dazu führen, dass der Motor nicht zuverlässig anläuft oder der Softstarter bewusst überdimensioniert werden muss, was unnötige Kosten verursacht. Auch in Bezug auf Diagnose- und Integrationsmöglichkeiten sind die Optionen meist begrenzt. Während es grundlegende Schutzfunktionen gibt, stehen detaillierte Betriebs- oder Zustandsinformationen in der Regel nicht zur Verfügung. Dies kann insbesondere die Fehlersuche und die Bewertung des tatsächlichen Betriebsverhaltens erschweren.
Netzfrequenzfeste Motordrehzahl bei Softstartern
Die beschriebenen Einschränkungen resultieren unmittelbar aus dem Wirkprinzip des Softstarters. Er steuert den Motor über eine zeitlich limitierte Reduzierung der anliegenden Spannung durch Phasenanschnitt. Frequenz und Phasenlage der Versorgungsspannung bleiben dabei unverändert. Damit wird die Motordrehzahl ausschließlich durch die Netzfrequenz bestimmt. Eine Anpassung im stationären Betrieb ist konstruktiv nicht vorgesehen. Gleichzeitig geht die gewünschte Begrenzung des Anlaufstroms mit einem deutlich verringerten Anlaufmoment einher, weil das Motordrehmoment näherungsweise quadratisch mit der anliegenden Spannung zusammenhängt. Softstarter sind somit konsequent auf den kontrollierten Hochlauf eines Motors ausgelegt. Funktionen, wie eine gezielte Drehzahl- oder Drehmomentbeeinflussung im Betrieb, eine Adaption an wechselnde Lastprofile oder weitergehende Diagnosefunktionen gehören nicht zu ihrem Leistungsumfang. Diese technische Klarheit erklärt sowohl ihre Wirtschaftlichkeit ebenso wie ihre Grenzen bei steigenden Anforderungen (Bild 5).