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DER KONSTRUKTEUR 11/2017

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ANTRIEBSTECHNIK Das

ANTRIEBSTECHNIK Das Thema Energiesparen ist in der elektrischen Antriebstechnik eigentlich ein alter Hut und lange Pflicht – so könnte man meinen; IE2- und IE3-Motoren, demnächst IE4-Motoren und Systemwirkungsgrade. Trotzdem ist das Einsparpotenzial immer noch enorm. DA GEHT NOCH WAS! PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Bei der Beschaffung elektrischer Antriebe wird die Energieeffizienz immer noch zu wenig berücksichtigt, schließlich kostet sie hier erst einmal Geld. Auf die Lebensdauer gerechnet, zahlt sich das bei der Einsparung in den Betriebskosten aus, aber die Lebenszykluskosten eines elektrischen Antriebs werden nur selten ermittelt. Außerdem sind auf den Energieverbrauch optimierte Anlagen in der Regel aufwändiger in der Entwicklung und in der Fertigung. Dabei hat das Einsparen von elektrischer Energie nur positive Effekte. Der Ressourcenverbrauch wird reduziert, die Leitungen werden geschont und können kleiner dimensioniert werden, das schont ebenfalls Ressourcen. Die Maschinen erhitzen nicht mehr so stark und somit verlängert sich deren Lebensdauer und auch die der vorgeschalteten Elektronik. Im Bereich von Nutzfahrzeugen aller Art, besonders aber bei vollelektrifizierten, bedeutet eine höhere Effizienz zusätzlich eine Entlastung der Speichermedien, sowie eine größere Reichweite. Dort spielt auch das Gewicht und die Baugröße eine besondere Rolle. Denn Platz ist oft nur eingeschränkt vorhanden und nicht vorhandene Masse muss auch nicht bewegt werden, reduziert den Verbrauch also zusätzlich. MEHR MOTORENVIELFALT In vielen Applikationsbereichen hat die Entwicklung, sich von der standardisierten Asynchronmaschine zu lösen, gerade erst begonnen. Verschiedene Hersteller stellen unterschiedliche Konzepte vor und die Vielfalt der zum Einsatz kommenden Motoren wird größer. Eines ist jedoch sicher: Die Stern-Dreieck-Schaltung oder der direkte Anlauf am Drehstromnetz werden seltener, komplexe Systeme mit Frequenzumrichter werden mehr. Für jeden Motor der viel im Teillastbereich arbeitet, macht es Sinn, über eine solche Lösung nachzudenken. Ebenso für Motoren mit hoher Grundlast. Was übrig bleibt, sind Motoren mit geringer Einschaltdauer, wie zum Beispiel Stellantriebe zur Formatverstellung oder für Anpassungen an den laufenden Prozess. KREATIVE KONSTRUKTION GEFRAGT Ein Beispiel für eine solche geregelte Antriebsalternative ist die permanenterregte Synchronmaschine. Sie spielt heute bei der Elektrifizierung von Nutzfahrzeugen eine große Rolle, aber auch für industrielle Anwendungen ist ihr Einsatz äußerst interessant. An Kompaktheit ist der permanenterregte Synchronmotor derzeit nicht zu unterbieten und er hat mit einem Wirkungsgrad von bis zu 98 % die höchste Effizienz aller Motoren. Eine intelligente, kreative Konstruktion der Anlagen ist dabei gefragt. Oberflächenkühlung, Flüssigkeitskühlung, Konvektion, eigenbelüftet mit Kühlrippen oder Fremdlüfter, das optimale Verfahren muss gefunden und angewandt DIE PERMANENTERREGTEN SYN- CHRONMOTOREN DER SERIE MPM SIND EXTREM KOMPAKT GEBAUT werden. Gerade die eigenbelüftete Bauform (Serie MPM) mit Kühlrippen bietet hier neue Ansätze. Sowohl in puncto Kompaktheit als auch in der Anwendung. Sie vereint die vorteilhaften Eigenschaften des Synchron-Servomotors und der klassischen Asynchronmaschine: n hohe Dynamik (mehrfache Überlastfähigkeit) n hohe Effizienz im Verbrauch (IE4) n hohe Effizienz in der Kühlung (Eigenkühlung) n sehr kompakte Bauform (bis zu zwei Baugrößen kleiner als IE3- Motoren, bis zu drei Baugrößen kleiner als Reluktanzmotoren) FÜR DIE ZUKUNFT GERÜSTET Um den Herausforderungen in Zukunft begegnen zu können, ist von Antriebsherstellern eine flexible Fertigung mit hohen Qualitätsanforderungen gefragt. Die Merkes GmbH in Solingen ist seit über 20 Jahren Spezialist für elektrische Motoren. Merkes Motoren werden in der EU gefertigt und erfüllen diese Anforderungen bereits heute. Als Partner für OEMs liefert der Anbieter permanenterregte Servomotoren in unterschiedlichste Anwendungen im industriellen Bereich, aber auch im Nutzfahrzeugsektor. Individuelle Motorlösungen mit kurzen Lieferzeiten sind dabei eher die Regel als die Ausnahme. Der Kunde wird dabei vom ersten Gespräch über den Prototypen bis zur Serienfertigung kompetent begleitet. www.merkes.de Autor: Jörg Flesch, Merkes GmbH 50 DER KONSTRUKTEUR 11/2017

ANTRIEBSTECHNIK KUGELGEWINDETRIEBE MIT ZUSTANDSÜBERWACHUNG www.steinmeyer.com Unerwartete Ausfälle von Kugelgewindetrieben führen schnell zu hohen Kosten. Zu den häufigsten Ausfallkriterien zählt der Verlust der Vorspannung und damit das Auftreten von Spiel zwischen Spindel und Mutter aufgrund von adhäsivem bzw. abrasivem Verschleiß der Laufbahnen und Kugeln. Dieser Verschleiß lässt sich mit der Sensortechnologie Guard Plus messen. Mit IFM Electronic hat August Steinmeyer ein Technologiekonzept entwickelt, bei dem Sensoren im Kugelgewindetrieb die Vorspannung und Temperatur direkt an der Wälzkontaktzone messen. Die Auswerteelektronik wandelt und analysiert das Messsignal und kommuniziert mit der Maschinensteuerung, die über eine Ampelanzeige verfügt und einen Austausch des Kugelgewindetriebes empfiehlt. Die Messung ist sogar bei überlagerten oder außergewöhnlichen Betriebskräften möglich. Eine Historienaufzeichnung ermöglicht Rückschlüsse auf eine Überlastung der Maschine. Außerdem hilft das System, die Schmierung auf die speziellen Erfordernisse durch anwendungsspezifische Belastungskollektive zu optimieren. MOTOREN: LEISTUNGS- BEREICH ERWEITERT Die Motoren der W60-Baureihe von WEG decken nun einen Leistungsbereich von 500 bis 16 000 kW bei Frequenzen von 50 oder 60 Hz ab. Die Drehstromasynchronmotoren sind für den Spannungsbereich von 2 300 bis 13 800 V ausgelegt und in den Baugrößen IEC 450 bis IEC 1 000 erhältlich. Konzipiert für z. B. Kompressoren, Pumpen und Lüfter, eignet sich die Reihe für Anwendungen auch unter schwierigsten Bedingungen, z. B. im Öl- und Gasbereich, im Bergbau, in Kraftwerken zur Stromerzeugung, in der Zementherstellung oder bei Wasser- und Abwasseranwendungen. Die Motoren sind kompakter und leichter als ihre Vorgängermodelle. Gehäuse und Lagerschild sind bis Baugröße IEC 560 aus Grauguss gefertigt, in Größen darüber wird ein Stahlgehäuse verwendet. Eine spezielle Antriebswelle verhindert kritische Biegeschwingungen im Drehzahlbereich und hält die Vibrationsentwicklung gering. Die Motoren sind in den Schutzklassen IP24W bis IP55 ausgeführt und eignen sich auch für Ex-Bereiche. www.weg.net Mit Getrieben der alpha Advanced Line. WITTENSTEIN alpha – intelligente Antriebssysteme Unser Antrieb: Immer noch besser werden. Seit Jahrzehnten setzen unsere Planetengetriebe SP + den Benchmark. Die Weiterentwicklung der Bestseller SP + und TP + hat jetzt die Leistungsdichte noch einmal erheblich gesteigert. Ergebnis: Deutlich bessere Werte bei Drehzahl, Drehmoment, Positioniergenauigkeit und Laufgeräusch. Die Varianten HIGH SPEED und HIGH TORQUE erreichen noch größere Leistungsdimensionen und höhere Geschwindigkeiten, bei gleichzeitig kompakter Bauweise. Wir beraten Sie gerne: Tel. +49 7931 493-0 Besuchen Sie uns auf der SPS IPC Drives vom 28. – 30. November 2017, Halle 4, Stand 4-221 www.wittenstein-alpha.de

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