Antriebssysteme Überblick über moderne elektrische Antriebe

In der modernen Antriebstechnik sind synchrone und asynchrone Drehstrommotoren unverzichtbar. Gespeist von softwaregesteuerten Frequenzumrichtern, laufen sie drehzahlvariabel und mit hohem Wirkungsgrad. Der Beitrag verschafft einen Einblick in die Welt der elektrischen Antriebe.

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Drehstromantriebe sind ausgereifte Systeme mit geringen Ausfallraten. Sie bestehen aus dem elektronischen Stellglied und dem (Getriebe-)Motor, der die elektrische Leistung wandelt und das Drehmoment über das Getriebe an die Last anpasst. Prinzipiell fordert die Praxis zwei verschiedene Arten von Antriebssystemen: solche zum Bewegen und Bearbeiten und solche zum Positionieren. Für beide Aufgaben werden heute elektrische drehzahlvariable Drehstromantriebe verwendet. Der Einsatz von Gleichstromantrieben beschränkt sich auf kleine Leistungen (< 5 kW) und kleine Drehmomente (< 10 Nm) sowie auf besondere Nischen. Auch wenn diese Antriebe hier nicht weiter betrachtet werden, sollte man bei der Auswahl an sie denken.

Die Wirkungsgrade der Drehstromantriebe sind hoch und die Lebensdauerkosten klein. Mit der Software des Stellgliedes sind eine Vielzahl von Funktionalitäten - vom Gleichlauf bis zum Taktantrieb - möglich. Diese Funktionalitäten moderner Antriebe werden unter „mechatronischen“ Lösungen zusammengefasst.

Verschleißfreie Drehstrommotoren brachten Fortschritte in der Automatisierung

Unbestritten sind die Drehstrommotoren - asynchroner und synchroner Bauart - weltweit die Arbeitspferde der modernen Antriebstechnik. Die Entwicklung hoch sperrender Halbleiterschalter (ab 1980) ermöglicht den Bau von kostengünstigen Frequenzumrichtern auch kleiner Leistung (< 7,5kW) für den Massenmarkt. Über diese Umrichter gespeist, kann der Drehstrommotor verlustarm drehzahlvariabel laufen. Da die Leistung im Motor berührungslos und somit verschleißfrei elektromagnetisch vom Drehfeld übertragen wird, entfallen Serviceaufgaben wie beim Bürstenapparat des Gleichstrommotors. Das brachte die großen Fortschritte in der Automatisierungs-, Gebäude- und Bearbeitungstechnik.

Heute liegt der Fokus bei der Entwicklung auf geringe Lebensdauerkosten (Life Cycle Costing LCC) bzw. auf niedrigen Gesamtkosten für den Besitzer (Total Cost of Ownership TCO) und das Energieeinsparpotenzial tritt immer stärker in den Vordergrund. Muss es auch, wenn man sich bewusst wird, dass mehr als 60 Prozent der in Europa umgesetzten elektrischen Energie für elektrische Antriebe genutzt wird und davon wiederum etwa 60 Prozent allein auf Pumpen- und Lüfterantriebe entfallen. Beim heutigen Antrieb gehen Elektronik und Mechanik eine Symbiose zum mechatronischen System ein, das ganzheitlich zu sehen ist.

Merke: Drehzahlvariable Drehstromantriebe haben noch ein erhebliches Einspar-Potenzial!

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