Drehmoment nach Maß

Antriebstechnik

Fördertechnik – In der Fördertechnik ist der Betrieb von Asynchronmotoren direkt am Netz meist nur wenig effizient. Eine hohe Flexibilität, geringen Energieverbrauch und sinkende Betriebskosten versprechen dagegen mechatronische Antriebspakete aus Getriebemotoren mit integrierter Elektronik.

19. März 2014

Das typische Bewegungsprofil der Antriebstechnik im Bereich der Intralogistik ist meist ein sanftes Anfahren der horizontalen Fördertechnik mit einem hohen Anlaufmoment, gefolgt von konstantem Tempo bei einem niedrigen Dauermoment über längere Zeit. Dazu kommt ein gelegentliches Abbremsen und Beschleunigen. Üblicherweise kommen bei solchen Anwendungen Asynchronmotoren zum Einsatz, die entweder direkt am Netz betrieben werden oder höchstens mit einem Softstarter ausgerüstet sind. Solche Lösungen haben jedoch gravierende Nachteile: Zum Beispiel erfordert in solchen Anwendungen jede Anwendung eine eigene Getriebeübersetzung. Zudem wird der Netzmotor meist zu groß dimensioniert, um das in der Fördertechnik nötige höhere Anlaufmoment zu meistern, so dass im Dauerbetrieb zu viel Energie verbraucht wird. Eine übliche Alternative zu solchen Lösungen ist der Einsatz komplexer Frequenzumrichter, mit denen sich die Motoren in der Anlaufphase effizienter ansteuern sowie verschiedene Drehzahlen, sanftes Anfahren und das Abbremsen umsetzen lassen. Auch solche Lösungen bieten jedoch nicht die optimale Wirtschaftlichkeit, speziell, weil das hohe Anlaufmoment dabei durch einen größer dimensionierten Frequenzumrichter erreicht wird.

Mechatronisches System

Einen anderen Weg geht der niedersächsische Antriebstechnikhersteller Lenze mit Sitz in Hameln: Speziell für Anwendungen in der horizontalen Fördertechnik bietet der Spezialist für Motion Centric Automation eine mechatronische Kombination, die die Einfachheit eines Netzmotors mit den Vorteilen einer elektronischen Ansteuerung verbindet. Die Antriebslösung besteht aus einem so genannten Smart Motor mit integrierter Elektronik und Software in Verbindung mit den Getrieben der fein abgestuften neuen Baureihe g500 und ermöglicht die Realisierung einer Vielzahl von Drehmomenten und Drehzahlübersetzungen, um die Drehzahl des Motors intelligent und passgenau in Drehmoment zu übersetzen. Das hohe mögliche Anlaufmoment der Motoren hilft dabei, eine Überdimensionierung zu vermeiden.

Steuerung per Handy

Die Drehzahl sowie das Beschleunigen und Abbremsen lassen sich direkt am Motor über ein Smartphone mit einer entsprechenden App via Near Field Communication (NFC) einstellen. Durch die frei einstellbare Drehzahl reduziert sich dabei die Variantenvielfalt der Getriebemotoren um bis zu 70 Prozent. So lassen sich mit einer einzigen Motor-Getriebekombination Motordrehzahlen von 500 bis 2.600 Umdrehungen pro Minute bei unverändertem Drehmoment realisieren.

Bei einem Einsatz der bislang üblichen Motoren mit Netzfrequenz dagegen benötigt ein typisches Logistikzentrum aufgrund der zahlreichen Getriebeübersetzungen erfahrungsgemäß bis zu 15 verschiedene Motortypen, um den erforderlichen Leistungsbereich abdecken zu können, erläutert Professor Dr. Holger Borcherding, fachlicher Leiter des Bereichs Innovation bei Lenze, und stellt klar: »Dadurch sind schnell mehr als hundert Motor-Getriebevarianten erforderlich.«

Durch die elektronische Ansteuerung eines einfachen Netzmotors erfüllt die Lösung zudem bereits heute die Anforderungen der Europäischen Kommission an die umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren entsprechend der Effizienzklasse IE3, was ein späteres Umrüsten auf IE3-Motoren vermeidbar macht. Weiter verbessert wird die Energieeffizienz außerdem durch den durchgängig hohen Wirkungsgrad der Getriebe von mindestens 94 Prozent, der in vielen Fällen eine Umrüstung auf Motoren mit einer besseren Energieeffizienz und eine Neuauslegung der Getriebeübersetzungen erspart.

Zu beachten ist auch die höhere Drehzahl eines IE3-Motors beim ungeregelten Netzbetrieb gegenüber einem weniger effizienten Motor aufgrund der geringeren Verluste und des verringerten Schlupfs: Hierdurch kann beim Einsatz von IE3-Netzmotoren möglicherweise der gesamte Energiebedarf eines Antriebssystems steigen, wenn man die Übersetzung nicht ändert, warnt Borcherding: »Hier sind böse Überraschungen vorprogrammiert, wenn der Betreiber der Anlage feststellt, dass der Energiebedarf trotz teurer Technik steigt. Die geregelte Drehzahl des Lenze Smart Motors verhindert diesen Effekt.«bt z

Auf einen Blick

- Die Lenze SE mit Sitz im niedersächsischen Hameln ist ein führender Hersteller von antriebstechnischen Lösungen aus Motoren, Getriebe, Umrichter und Steuerungen.

- Der so genannte Smart Motor mit integrierter Softstart-, Schütz- und Motorschutz-Funktion bietet frei einstellbare Festdrehzahlen und angepasste Funktionen speziell für Anwendungen in der Fördertechnik.

Erschienen in Ausgabe: 02/2014