Elektrische Antriebe im Maschinenbau

Diplomarbeit von Ayhan Uzun

Einleitung:

Elektrische Antriebe sind heute wichtige und bestimmende Komponenten vieler Maschinen und Anlagen. Dabei teilen sich die Antriebe in verschiedene Varianten auf. Zu einem hohen Prozentsatz (80%) sind es einfache Antriebe mit festen Betriebsdrehzahlen. Immer häufiger nehmen jedoch die anspruchsvolleren Antriebe zu, die in weiten Bereichen drehzahlvariabel arbeiten. Der Markt fordert kostengünstige, robuste und wartungsarme Lösungen. Dadurch wurde der bewährte Gleichstromantrieb bei Neukonstruktionen im betrachteten Leistungsbereich zu Gunsten des Drehstromantriebs weitgehend verdrängt. Dies zeigen die Prozentzahlen des Diagramms in Bild 1.1 sehr deutlich.

Betrachtet man die Verteilung der Stückzahlen auf die Leistungsklassen, die die statistische Erfassung des ZVEI vorgibt, so erkennt man, dass die großen Stückzahlen im Leistungsbereich von 750 W; 7,5 kW liegen.

Weitere Untersuchungen haben ergeben, dass 93% der Antriebe in die Leistungsklasse bis 7,5 kW und ca. nur 0,6% in die über 75 kW einzuordnen sind. Aus diesem Grund beschränken sich die Ausführungen weitgehend auf den oben genannten Leistungsbereich mit den hohen Stückzahlen. Um die vielfältigen Antriebsaufgaben zu erfüllen, werden 4 Arten von elektrischen Antrieben eingesetzt:

- direkt geschaltete Antriebe mit festen Betriebsdrehzahlen (Festdrehzahlantriebe).

- solche mit überwiegend festen Betriebsdrehzahlen, die zum Anlassen über Schalter oder Schütze sowie oft über Vorschaltelemente geschaltet werden.

- solche, die sanft starten und stillsetzen sowie solche mit überwiegend variablen Betriebsdrehzahlen, die zum Anlauf oder im Betrieb über elektronische Stellglieder gestellt oder geregelt betrieben werden.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 5., Zusammenfassung:

Die Vorzüge der Asynchronmaschinen werden auch in Zukunft einen wichtigen Stellenwert in der Industrie haben. Dabei ist der Käfig- bzw. Kurzschlussläufer mit seinen Vorteilen das Zugpferd der Asynchronmaschinen, sodass dem Schleifringläufer nur noch eine zweitrangige Bedeutung zugewiesen wird. Umso wichtiger ist es, mit Hilfe von empirischen Daten die Kenngrößen des Käfigläufers so umfangreich und präzise wie möglich zu bestimmen, um den Antriebsaufgaben optimal zu entsprechen. Randbedingungen müssen klar ausgearbeitet und definiert werden, um somit Überdimensionierung von Antriebsmotoren zu vermeiden.

Mit fortschreitender Entwicklung der Antriebstechnik bei der Vielzahl von Anwendungsvarianten ist es kaum noch möglich, Anlauf, Drehzahlregelung oder Energieeffizienz unabhängig voneinander zu betrachten. Sie bilden eine Synergie bei den modernen Antriebssystemen. Entscheidend ist hierbei eine feine Abstimmung der Antriebskomponenten zueinander. Nicht alles, was auf dem neuesten Stand der Technik ist, muss zwangsläufig auch notwendig sein. Für ein Garagentor beispielsweise, das zwei Mal am Tag betätigt wird, braucht man eben keinen EFF1-Motor mit Frequenzumrichter, weil es sich einfach nicht auszahlt. Und auch bei Anwendungen, wo dies erforderlich ist, kann die Zusammensetzung von Antriebskomponenten zu Widersprüchen und unerwünschten Ergebnissen führen. Manchmal reicht auch aus technischer und vor allem ökonomischer Sicht einfach nur ein Energiesparmotor ohne die Beschaffung eines Frequenzumrichters.

Doch langfristig gesehen bei hohen Betriebszeiten über Jahre hinweg, zahlt sich das moderne Antriebspaket aus. Hierbei sollten nicht nur die finanziellen Interessen im Vordergrund stehen. Man schont dadurch in erster Linie die Ressourcen und Umwelt.