Getriebemotor Abbau und Wiederverwertung von Bremsenergie

Redakteur: Jan Vollmuth

SEW-Eurodrive hat die bewährte Ölbadschmierung aus den Getriebemotoren auf die Lineartechnik übertragen, so auch bei den neuen Elektrozylindern der Generation B.

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Antriebsumrichter Movidrive mit Bremswiderstand
Antriebsumrichter Movidrive mit Bremswiderstand
(Bild: SEW)

Anwendungen mit Senk- und Bremsbewegungen in den Lastzyklen, seien es Pressen, Portalkräne oder Regalbediengeräte, werden sinnvoll an rückspeisefähiger Antriebselektronik betrieben. Beim Abbremsen oder beim Senken einer Last arbeiten Elektromotoren generatorisch. Diese freiwerdende Energie muss über den Umrichter abgeführt werden. Die Fragen hierbei lauten: wie und wohin? SEW-Eurodrive bietet hierfür unterschiedliche Lösungen an, die je nach Kundenwunsch eingesetzt werden.

Bremswiderstand – ganz einfach

Die traditionelle Lösung, überschüssige Bremsenergie abzuführen, ist ein Bremswiderstand, der an den Umrichter angeschlossen wird. Überschreitet der Umrichter-Zwischenkreis ein vorgegebenes Spannungsniveau, wird über einen elektronischen Schalter, den Brems-Chopper, ein Widerstand zugeschaltet. Er wandelt die überschüssige Energie in Wärme um, die damit verloren ist. Diese Lösung ist jedoch nur bei Applikationen mit geringem generatorischen Energiepotenzial technisch sinnvoll. Typische Einsatzfälle sind zum Beispiel Vorschubantriebe, Rollenbahnantriebe und Heber mit geringer Taktzahl.

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Bremswiderstände sind günstig in der Anschaffung; ihre Verwendung ist jedoch ungünstig für den Gesamtwirkungsgrad. Ein weiteres technisches Problem ist die entstehende Wärme. Abhängig von Branche und Applikation sind die vorherrschenden Umgebungstemperaturen oder Anforderungen an den Brand- und Explosionsschutz in der Anlage zu berücksichtigen, z. B. in der holzverarbeitenden Industrie. Zudem ist bei der Montage des Bremswiderstands auf dem Schaltschrankdach die Leitungsführung mit erhöhtem Aufwand verbunden. Vor und nach dem Transport eines Schaltschranks zum Endkunden müssen die Bremswiderstände demontiert bzw. erneut installiert werden. Sind Bremswiderstände in einem Schaltschrank montiert, führt ihre Abwärme zu Aufwendungen hinsichtlich der Schaltschrankklimatisierung und Montagefläche (Einhaltung von Montageabständen). In Kühlhäusern kann der Wärmeeintrag der Bremswiderstände zu erhöhtem Kühlaufwand führen, was sich negativ auf die Betriebskosten auswirkt.

Königsweg Energierecycling

Wenn die Gesamtenergiebilanz der Anlage und der Klimaschutz stärker im Fokus des Anwenders stehen, gibt es jedoch Möglichkeiten, freiwerdende Energie erneut in der Anlage zu verwenden oder sie ins Versorgungsnetz zurück zu speisen. Die Lösung heißt Energierückgewinnung. Im generatorischen Betrieb können je nach Einsatzfall etwa 40 bis 50 % der eingespeisten Energie zurückgewonnen werden.

Intelligente Zwischenkreiskopplung

Freiwerdende Energie lässt sich am sinnvollsten im eigenen Unternehmen erneut einzusetzen, je nach Applikation sogar in derselben Anlage. Ein typisches Beispiel hierfür sind Kräne und Regalbediengeräte (RBG). Hier lässt sich durch die zeitgleich möglichen Hub und -fahrbewegungen die freiwerdende Energie eines Antriebs unmittelbar für den anderen Antrieb verwenden. Dazu werden mehrere Umrichter über eine intelligente Zwischenkreiskopplung miteinander verbunden. Die Antriebssteuerung stimmt hierbei die Fahr- und Hubbewegungen energieoptimal aufeinander ab. Wenn beispielsweise ein Shuttle abwärts fährt, lässt sich die freiwerdende Energie gleich für den Vorschub des RBG einsetzen. „Je nach Regalgeometrie kann die intelligente Zwischenkreiskopplung den Energieverbrauch des Geräts um bis zu 25 % senken“, erläutert Dr. Meinhard Schumacher, Leiter Business Development Classic bei SEW-Eurodrive. „Für die Hardware sind keine Investitionskosten notwendig. Vielmehr wird der Gesamtaufwand sogar etwas geringer, weil für zwei Antriebe nur ein Bremswiderstand benötigt wird.“ Der Bremswiderstand ist weiterhin erforderlich, weil die Vergabe der Lagerplätze häufig dynamisch erfolgt und daher die Fahrwege – und somit der Energiebedarf der einzelnen Antriebe – nicht genau vorherbestimmbar sind.

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