Die Planung entscheidet
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Die Planung entscheidet
Eine optimale Auslegung des Antriebssystems erfolgt grundsätzlich von der Arbeitsmaschine zum Netz hin. Dabei ist eine genaue Kenntnis der Prozesse, der Unwägbarkeiten und der wirklich notwendigen Reserven wichtig. Nur so kann der Anwender eine Überdimensionierung des gesamten Antriebs aufgrund „ausreichender“ Reserven in den verschiedenen Auslegungsstufen vermeiden. In der Praxis passiert dies vor allem dann, wenn in der Auslegungsphase die Abstimmung zwischen elektrischer und mechanischer Planung nicht hinreichend erfolgt. Die Folgen sind höhere Anschaffungskosten, höhere Vorhaltungskosten für Energie und Klimatisierung sowie überdimensionierte und damit teurere Kabel und Kabeltrassen. In vielen Fällen entstehen zusätzlich noch höhere Kosten durch die Auswahl eines zu großen Motors. An dieser Stelle ist demnach eine enge Zusammenarbeit von Betreiber und Anlagenbauer gefordert. Nur der Betreiber kennt seinen tatsächlichen Bedarf. Zu den verfahrenstechnischen Unwägbarkeiten gehören beispielsweise Kennlinienstreuungen von Arbeitsmaschine und Motor. Im extremsten Fall – oberes Kennlinienband bei der Maschine und unteres Kennlinienband beim Motor oder auch umgekehrt – können ein unzureichender Drehmomentverlauf oder eine Überlastung die Folge sein.
Die Motor-Auswahl
Für die korrekte Auswahl des Motors ist das von der Arbeitsmaschine benötigte Drehmoment entscheidend. Dafür sind auf die prozessbedingt geforderte Leistung alle Zuschläge wie Lagerreibung, Kupplungsverluste oder externe Lüfter aufzuschlagen. Über die Betriebsdrehzahl ergibt sich schließlich das erforderliche Motormoment. Wichtig dabei: Je nach Anwendung und Maschine muss der Anwender das Spitzen- oder Losbrechmoment mit beachten. Mit Hilfe der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie sowie unter Ausnutzung der Motorkennlinie und der Stromreserven des Frequenzumrichters – was gleichbedeutend mit der Überlastfähigkeit ist – lässt sich der genaue Bedarf ermitteln und mit einem Sicherheitszuschlag belegen.
Netzbetrieb und Betrieb am Frequenzumrichter unterscheiden sich voneinander. Dabei sind die Einflüsse des Frequenzumrichterbetriebs abhängig vom gewünschten Drehzahlbereich, dem Einsatz von Fremdlüftern und der Art der Belastung. Beispielsweise erhöht der Frequenzumrichterbetrieb die Temperaturen in den Motorwicklungen, bedingt durch eine nicht sinusförmige Speisung, und ebenso die Taktfrequenz sowie daraus resultierende zusätzliche Ummagnetisierungsverluste. In manchen Fällen bewährt sich der Einsatz eines kostengünstigen Fremdlüfters, um sich die Auswahl der nächstgrößeren Motorstufe zu ersparen.
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