Neben Stephansdom, Schönbrunn und Wiener Hofreitschule ist für jeden Besucher Wiens ein Abstecher zum Prater und eine Fahrt mit dem weltberühmten Riesenrad, das auch schon James Bond als Fahrgast hatte, Pflicht. 1944 völlig ausgebrannt, haben die Wiener bereits 1945 den Wiederaufbau begonnen und 1947 die Fahrtätigkeit wieder aufgenommen.
Kaum jemand kann sich der Faszination des Wiener Riesenrads entziehen. Zu eindrucksvoll ist die gesamte Konstruktion, die es beinahe nicht gegeben hätte. Denn die Wiener Stadtväter hatten ob des für ihre Zeit gigantischen Bauvorhabens zweier englischer Ingenieure, Walter Basset und Harry Hitchins, ernorme Bedenken. Erst nachdem ein Professor der technischen Universität in Wien durch seine Berechnungen die Erfolgsaussichten bewiesen hatte, erhielten die damaligen Betreiber die Erlaubnis, das Rad zu bauen.
Und auch heute noch sind die Abmessungen beeindruckend: Das Rad mit einem Durchmesser von 60,98 Meter erreicht an seinem höchsten Punkt 65,75 Meter. Die Achse, die das gesamte Rad hält, ist 10,78 Meter lang, hat einen Durchmesser von 0,5 Meter und bringt stolze 16,3 Tonnen auf die Wage. Das Rad allein wiegt 244,85 Tonnen, insgesamt erreicht das Wiener Riesenrad ein Gewicht von 430,05 Tonnen.
Dabei ist beachtlich, dass der Bau ganz ohne Gerüst erfolgte. Die tragende Konstruktion, bestehend aus acht Pylonen, setzten Dampfkräne auf „mitwachsenden“ Holztürmen zusammen, die flexiblen Seilspeichen trugen die einzelnen Segmente schon während der Montage.
1944 völlig ausgebrannt, haben die Wiener bereits 1945 den Wiederaufbau begonnen – zeitgleich mit Stephansdom, der Staatsoper und dem Burgtheater. Bereits 1947 konnten Besucher wieder die Fahrt genießen.
Antriebstechnik für komfortable Fahren in luftige Höhen
Trotz des hohen Gewichts des Rades verfügt das Riesenrad über zwei Motoren von nur 15 kW Leistung, die für eine synchrone Drehzahl über eine Achse verbunden sind. Die beiden Drehstrom-Schleifringmotoren, die im Rahmen einer Modernisierung 1984 ihre Aufgabe übernahmen, treiben über Riemen zwei Schwungräder an. Die weitere Kraftübertragung erfolgt über Riemenscheiben und je ein zweistufiges Getriebe auf die beiden Seiltriebe, welche an den Außenseiten des Radkranzes über Reibungsbacken die Übertragung des erforderlichen Drehmomentes ermöglichen. Ein 3,5 Tonnen schweres Gewicht sorgt für die notwendige Spannung des Seils.
Jeder von beiden könnte das Riesenrad allein bewegen – doch für eine erhöhte Sicherheit gibt es zwei weitere, kleinere Motoren. Ein Notstromaggregat sorgt für die notwendige Energie bei einem unvorhergesehenen Stromausfall. Und wenn doch einmal alles versagen sollte, was nahezu ausgeschlossen ist, könnten die Mitarbeiter das Rad auch per Hand bewegen.
Anfang 2006 begannen die Betreiber, über ein neues Antriebssystem nachzudenken. Aufgrund vieler Vorteile bei Betrieb und auch zur Schonung der Anlage fiel die Wahl auf eine Lösung, die Motoren über Frequenzumrichter zu betreiben. Den Auftrag für Planung und Umbau erhielt die Firma Elektro Petril GmbH aus Wien, die das Wiener Wahrzeichen schon seit Jahren betreut. Nach eingehenden Informationen lud die Firma die Antriebsspezialisten von Danfoss ein, um einen gemeinsamen Vorschlag für notwendige Umbauarbeiten zu erarbeiten. Ziel war es, die Motoren, wenn möglich, weiter einzusetzen, um aufwendige Umbauarbeiten bei Montage und eventuelle Getriebeanpassungen zu vermeiden.
VLT® AutomationDrive - Frequenzumrichter übernimmt die Motorsteuerung
Bei der Planung galt es, einige Besonderheiten zu berücksichtigen. Zum einen erwiesen sich die Motoren bei der Begehung schon als relativ alt, und waren als Schleifringläufermotoren ausgelegt. Dies bedingt beim Betrieb am Frequenzumrichter eine neue Beschaltung. Die Schleifringe müssen kurzgeschlossen werden, so dass sich ein Betriebsverhalten wie ein Standard Asynchronmotor (Rundstabläufermotor) ergibt.
Daneben zeigte es sich, dass auch das Bremssystem nicht mehr dem Stand der Technik entsprach und gleich mit dem gesamten Umbau zu modernisieren war. Durch die große Masse des Riesenrads besteht die Gefahr beim Abbremsen, dass die Motoren generatorisch arbeiten – sprich: Sie erzeugen Energie. Diese Energie muss der Frequenzumrichter beim Bremsen abbauen. Dazu planten Petril und Danfoss neben den integrierten Bremschoppern zusätzliche Bremswiderstände mit ein, die als ohmsche Verbraucher die Energie in Wärme umwandeln.
Zum Einsatz kommen jetzt zwei Danfoss Frequenzumrichter der Baureiche VLT® AutomationDrive FC 302. Die modularen Frequenzumrichter lassen sich über optionale Funktionsmodule optimal an jede Anwendung anpassen. Durch die integrierten Zwischenkreisdrosseln und EMV-Filter freuten sich Petril und die Betreiber des Rades über den geringen Verdrahtungsaufwand und den geringen Platzbedarf. Denn externe Komponenten für EMV-Filterung und Netzrückwirkungen entfallen, was in der Praxis einen erheblichen Mehraufwand bei Verdrahtung und Montage, sowie einen erheblichen finanziellen Mehraufwand bedeutet hätte. Für einen höheren Fahrkomfort erfolgt jetzt sowohl die Beschleunigung als auch das Abbremsen über die Rampen des FC 302. Die beim Bremsen erzeugte Energie baut der Frequenzumrichter mittels intergriertem Bremschopper und den oben erwähnten Bremswiderständen ab.
Ebenso übernimmt der VLT® AutomationDrive die Ansteuerung der Bremsen, die aber nur noch dem Halten während des Stillstands dienen. Über die integrierten Relais steuert der Umrichter die Bremsen zum optimalen Zeitpunkt an. Insgesamt führt dies zu einem geringeren Verschleiß an Antrieben und Bremssystem.
Sinusfilter schützen die Motoren
Frequenzumrichter arbeiten für die Erzeugung der Ausgangsspannung der entsprechenden Frequenz mit einer hohen Taktfrequenz. Dies hat zur Folge, dass die Ausgangsspannung erst einmal nicht mehr sinusförmig ist, sondern mit Störungen verzerrt ist. Bei älteren oder nicht für den Betrieb am Frequenzumrichter ausgelegten Motoren, kann dies zu einem höheren Verschleiß führen. Dieser rührt von höheren Motortemperaturen aufgrund von Oberschwingungen und Spannungsspitzen her, die im schlimmsten Fall die Isolierung schädigen und letztlich zu Durchschlägen in den Motorwicklungen und damit zu einer Zerstörung des Motors führen können. Eine Lösung dieses Problems bieten Sinusfilter, die am Ausgang zwischen Frequenzumrichter und Motor eingebaut werden. Die Danfoss Sinusfilter sind speziell an die Danfoss VLT® Frequenzumrichter angepasst und lassen sich sowohl im VVC+ Regelverfahren wie auch dem besonders drehmomentstarken Fluxvektor Modus betreiben. Hierbei begrenzen sie die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit an der Motorisolation und die Amplitude der Spannungsspitzen, was die Wicklungen vor Überschlägen schützt, die vor allem bei älteren Motoren mit einer schwächeren Isolierung auftreten können. Aber auch bei Standardmotoren kann dies zu längerer Lebensdauer und erhöhter Betriebssicherheit führen. Zusätzlich erzeugen die Sinusfilter im Gegensatz zu den einfacheren du/dt-Filtern eine sinusförmige Motorspannung. Dadurch besteht die Möglichkeit, kostengünstige, ungeschirmte Motorleitungen einzusetzen, was nicht zuletzt bei Um- oder Nachrüstung bestehender Anlagen zu einer Kostenersparnis führt. Zu den bereits genannten Vorteilen reduzieren Sinusfilter auch die Geräuschbelastung im Motor und wirken sich positiv auf die Drehmomentwelligkeit und Lagerströme aus.
Einfache Inbetriebnahme und erhöhter Bedienkomfort
Überzeugt hat die Mitarbeiter von Petril auch die einfache und übersichtliche Inbetriebnahme mit der grafischen Bedieneinheit LCP 102. Durch das grafische Bedienfeld mit dem integrierten Quick Menü waren alle notwendigen Einstellungen rasch erledigt. Dabei bietet das Display eine Klartextanzeige für alle Größen sowie eine integrierte Hilfefunktion für eine Kurzinformation zu jedem Parameter.
Das Bedienpersonal des Riesenrads ist begeistert vom Komfort, den der Umbau und die Aufrüstung auf zeitgemäße Technik mit sich bringen. So erfolgt das Positionieren der einzelnen Gondeln nun wesentlich einfacher und genauer, was auch zu mehr Sicherheit beim Einsteigen beiträgt.
Faszination pur
Auch heute noch fasziniert die über 100 Jahre alte Technik des Wiener Wahrzeichens. Und gleichzeitig schafft der Einsatz der neusten Frequenzumrichtertechnologie den Brückenschlag ins nächste Jahrtausend. So ist sichergestellt, dass die 1916 bereits erteilte Abrissgenehmigung auch in Zukunft nicht zum Tragen kommt. Denn auch heute stellt das Riesenrad im Wiener Prater einen weltweit bekannten Anziehungspunkt der Donaumetropole dar. Die Betreiber setzen auf stetige Erweiterung und Modernisierung des Riesenrads, um den Fahrkomfort, die Zuverlässigkeit und die Sicherheit für Besucher und Mitarbeiter auf einem Maximum zu halten. Und wann fahren Sie eine Runde mit dem wohl bekanntesten Riesenrad der Welt?