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Antriebstechnik

'Smart Motor' reduziert Variantenvielfalt um bis zu 70 %

28. Januar 2019, 00:30 Uhr   |  Tim-Oliver Ricke

'Smart Motor' reduziert Variantenvielfalt  um bis zu 70 %
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Smart Motoren helfen die Variantenvielfalt zu reduzieren – etwa aufgrund der frei einstellbaren Drehzahl, der integrierten Softstartfunktionalität sowie der reduzierten Verdrahtung als Resultat der elektronischen Schütz- und Motorschutz-Funktion.

Die Fördertechnik stellt sehr spezielle Anforderungen an die Antriebe. Sowohl bei netzbetriebenen als auch bei geregelten Motoren muss der Anwender daher bis dato zwangsläufig Kompromisse ­eingehen. Nicht so bei einem 'Smart Motor'.

Förder-Applikationen halten für die Antriebstechnik einige Herausforderungen bereit. Diese resultieren aus drei unterschiedlichen Phasen bei der Bewegung des Fördergutes, die sehr verschiedenartige Anforderungen an den Motor stellen. Zum Anlaufen muss ein hohes Losbrechmoment erzeugt werden, um die Lasten zu beschleunigen. Bei einem Rollenförderer in der Palettentechnik können schnell mehrere Tonnen Masse zusammenkommen, die es in Bewegung zu setzen gilt. Ist die Soll-Fördergeschwindigkeit erreicht, ist lediglich noch die Reibung der mechanischen Konstruktion zu überwinden. Für diese Konstantfahrten reichen wesentlich geringere Drehmomentwerte. Dies ändert sich wieder beim Abbremsen oder beim Ausrichten der Paletten, wenn diese auf Anschlag gefahren werden und die Rollen oder Ketten kurzzeitig mit hohem Reibungswiderstand unter der Palette durchrutschen müssen.

Rund zwei Drittel der Antriebe in der Fördertechnik sind Getriebemotoren, die mittels Schützen beziehungsweise Motor-Starterkombinationen direkt am 50-Hz-Netz betrieben werden. Ihre Leistung ist auf das  Anlaufmoment auszulegen. Das bedeutet wiederum  mindestens eine Baugröße mehr als für den stationären Betrieb notwendig wäre. Als direkte  Folge steigen die Anschaffungskosten unnötigerweise. 

Da 97 % der Kosten eines Antriebs auf den Energiebedarf entfallen, ist das Thema Energie-Effizienz in diesem Kontext noch wesentlich wichtiger. Und hier rächt es sich, wenn der Antrieb eigentlich über­dimensioniert ist. Selbst die mit viel Eisen und Kupfer ausgestatteten und deshalb teureren IE3-Motoren sind nicht effizient, wenn sie nicht im Bemessungspunkt (Nenn-Drehzahl / Nenn-Drehmoment), sondern im Teillastbereich gefahren werden. Der Bemessungspunkt wird in der Fördertechnik jedoch nie erreicht – weder bei der Beschleunigung, noch bei der Konstantfahrt und auch nicht beim Ausrichten. Bei Anwendungen mit häufigen Start-/Stopp-Zyklen kehrt sich der vermeintliche Energieeffizienz-Vorteil dann sogar in einen Nachteil um: Aufgrund der höheren Massenträgheit benötigen diese Motoren mehr Energie, um wieder auf die Betriebsdrehzahl zu beschleunigen.

Der Smart Motor beim Schweizer Schokoladenhersteller Camille Bloch
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Der Smart Motor beim Schweizer Schokoladenhersteller Camille Bloch: Aufgrund der vierfachen Überlastfähigkeit bewältigt er die hohen Losbrechmomente im Palettentransport problemlos.

Rund jeder dritte Antrieb in der Fördertechnik wird mit einfachen Frequenzumrichtern angesteuert. Diese bringen bereits eine teilweise Entlastung bei der Wahl der richtigen Motorendimension, können die Differenz der benötigten Drehmomente zwischen Beschleunigung und konstantem Lauf allerdings nicht vollständig überbrücken. Der Grund: Beim Anlaufvorgang stellt der Frequenzumrichter typischerweise nur etwa die zweifache Überlast für bis zu 5 s zur Verfügung (180 bis 200 %). Benötigt würden aber deutlich höhere Werte, wenn auch nur für eine Sekunde.­ Hinzu kommt: Mit einem einfachen Frequenzumrichter wird zwar die Investition in den Förderantrieb – respektive in den Getriebemotor – günstiger; dafür kommen aber die Kosten für den Umrichter hinzu. Und hier muss der Anwender häufig für Eigenschaften und Funktionen zahlen, die er gar nicht benötigt. Dazu gehören beispielsweise Standard-Antriebsfunktionen im Umrichter wie Prozessregelung, Sperr­frequenzen oder auch unterschiedliche Motorregelungsmodi. Unter Umständen steigt auch die Komplexität der Lösung. Auf den Punkt gebracht: Keine der aufgezeigten Lösungen passt optimal zu den Anforderungen der Fördertechnik.

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1. 'Smart Motor' reduziert Variantenvielfalt um bis zu 70 %
2. Sparsamer als IE3
3. Bis zu 70 % weniger Varianten
4. Drehmoment- und Stromstöße werden vermieden

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