21. APRIL 2018

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Cleverer Designer für die beste Lösung


Antriebsdesign Die exakte Analyse der Betriebsbedingungen einer Anlage mit dem Grad der Auslastung und der geplanten Lebensdauer legt fest, wie die Antriebstechnik auszulegen ist. Auch dafür bietet Lenze die passende Lösung an.

Die Auslegung eines Antriebssystems war in der Vergangenheit vergleichsweise wenigen Spezialisten vorbehalten. Ziel war, aus einer Anwendung heraus in erster Linie die notwendige Leistung eines Motors zu bestimmen - ergänzt um ein Getriebe und den passenden Antriebsregler aus dem Katalog. Dieser zeitraubende Weg ist einem grundlegenden Wandel unterworfen. Kostenberechnungen über den Lebenszyklus einer Anlage hinweg sowie Betrachtungen von Lebensdauer und Energieeffizienz haben das Wertegefüge verändert. Es ist die genaue Analyse der Betriebsbedingungen einer Anlage mit dem Grad der Auslastung und der geplanten Lebensdauer, die festlegt, wie die Antriebstechnik optimal auszulegen ist. Lenze folgt diesem Trend mit optimierten Produkten und speziell auf die Lösung abgestimmten Antriebssystemen. Ein Baustein auf dem Weg zur besten Lösung ist die softwarebasierte Antriebsauslegung eines Systems mit dem Drive Solution Designer.
Zeitgemäße Auslegungen betrachten keine Einzelkomponenten, sondern Gesamtsysteme. Dazu zählen, z. B. bei einem Getriebemotor, nicht nur Drehmoment und -zahl, sondern auch Angaben zur Auslastung, die optimale Anpassung der Massenträgheitsmomente sowie das Überlast- und Störverhalten. So erfüllt ein überdimensionierter Motor mit einem zu großen Getriebe zwar die Anforderungen an eine Antriebslösung, treibt aber die Anschaffungs- und Betriebskosten in die Höhe.
Mit dem Drive Solution Designer (DSD) auf dem Rechner verfügen die Lenze-Ingenieure über eine Software, mit der sich direkt beim Kunden individuelle Antriebslösungen einfach und sicher auslegen und auswählen lassen. Das Werkzeug integriert dabei detailliertes Fach- und Produktwissen aus Konstruktion und Anwendung und bildet so eine umfassende Grundlage, um die vielfältigen Abhängigkeiten zwischen den Komponenten und ihrer Kombinierbarkeit - theoretisch immerhin 10 hoch 23 - zu bewältigen. Die Software ist dabei konsequent auf die Praxis zugeschnitten. Es gibt kaum eine Anwendung, die nicht im DSD berücksichtigt ist. Beispiele sind vertikale Förderelemente, Hubantriebe, Riemen-, Omega-, Spindel- und Linearantriebe, Lüfter oder Pumpen.

Häufige Szenarien
Hubanwendungen haben in der Regel die Aufgabe, große Massen punktgenau mit hoher Dynamik zu transportieren. Vor diesem Hintergrund bestimmen meist Servoregler mit Synchron-Servomotoren das Bild. Die Steuerung übernehmen im Regelfall übergeordnete Positioniersysteme, entweder in den Antriebsregler integriert oder als zusätzliche Steuerung. Angesichts der Tatsache, dass Servomotoren auf Dynamik getrimmt sind, fällt das Eigenträgheitsmoment des Motors vergleichsweise gering aus. In fördertechnischen Anwendungen findet man jedoch häufig große zu bewegende Massen, die recht hohe Trägheitsmomente aufweisen. Dieser Zusammenhang führt zu regelungstechnischen Stabilitätsgrenzen. Sie sind dann überschritten, wenn das Verhältnis der Massenträgheitsmomente vom Rotor des Motors, transformiert zur Abtriebswelle des Getriebes und hin zur Last, zu groß wird. In einem solchen Fall gibt der DSD eine Warnung aus. Jetzt wäre es einfach, das Problem durch einen größeren, überdimensionierten Servomotor zu lösen. Eleganter und preiswerter ist jedoch, eine Standard-Asynchronmaschine am Servoregler zu betreiben.
Antriebsregler einzusetzen, die alle elektrischen Komponenten eines Asynchron-Normmotors beherrschen, heißt, Vorteile zu nutzen. Mit den Lenze-Reihen ECS, 9300 und den Servo Drives 9400 lassen sich z. B. die flussbildende Komponente konstant halten und der drehmomentbildende Anteil des Stroms beliebig groß einprägen. Dieses setzt die statischen Kennlinien, die bei einem 400-V-Netz mit 50 Hz gültig sind, außer Kraft. Die Servoregler von Lenze können ein Vielfaches des Kippmoments aus dem Motor herausholen. Nicht die elektrischen, sondern die mechanischen Grenzen bestimmen hier weitgehend das maximale Abtriebsmoment.
Die Elektronik ist aber nur ein Teil des Systems. Um die generelle Leistungsfähigkeit mit ihren Vorteilen wirklich nutzen zu können, braucht man die passenden Getriebemotoren. Die Standart-Asynchron-Getriebemotoren von Lenze lassen sich einfach mit einem Resolver oder zweispurigen TTL-Geber als Rückführungssystem ausrüsten. Damit sind sie fit für den hochdynamischen, präzisen Einsatz.

Klare Dokumentation
Doch zurück zum Drive Solution Designer: Ist die Auslegung des Antriebs abgeschlossen, wird das Ergebnis ausführlich protokolliert. Zur Dokumentation gehören die Eigenschaften der einzelnen Produkte genauso wie qualitative Aussagen über den Auslastungsgrad des Getriebes, des Motors oder eingesetzten Servoreglers. Mit¬hilfe dieser Daten lassen sich schnell und unkompliziert gesicherte Aussagen über die Lebensdauer der Komponenten vornehmen.

Ausgabe:
lj 04/2007
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