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Ausgewählte Ausgabe: 01-02-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Energetisch optimierter Antriebsstrang

Industrieanwendungen energieeffizient zu gestalten ist eine Hauptaufgabe der Antriebstechnik. Betrachtet man das Gesamtsystem, so existiert ein großes Potential in der konsequenten Zusammenführung der Mechanik (Getriebe, Motor) mit der Elektronik (Frequenzumrichter, Motion Control) zu einem energieeffizienten mechatronischen System. Eine Spielwiese für die ZAE AntriebsSysteme, die mit einer passenden Antriebsstrang-Optimierung Ressourcen für Kunde und Umwelt schont.


In elektromechanischen Antriebsystemen sind häufig elektronische Regler zur Ansteuerung von Aktoren, sowie Sensoren zur Überwachung verbaut. Komponenten aus interdisziplinären Fachbereichen komplettieren das Bild vieler Antriebslösungen für stationäre und mobile Anwendungen, wie Werkzeugmaschinen, Förderanlagen oder Fahrzeuge. Im Engineering von Antriebssystemen beherrschen – abhängig vom Maschinentyp – hohe Anforderungen an Leistungsdichte, Arbeitsgeschwindigkeit, Geräuschemission oder Positioniergenauigkeit die Szenerie. Die oft gehobenen technischen Ansprüche sind mit ökologischen und ökonomischen Vorgaben zu harmonisieren.

Bild 1 Unvermeidbare Verlustleistungen in elektro-mechanischen Antriebssystemen

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Unvermeidbare Verlustleistungen in elektro-mechanischen Antriebssystemen


Um vor allem den inzwischen viel beachteten Wirkungsgrad des gesamten Antriebsstrangs vom Regler über den Motor bis zur Abtriebswelle eines Getriebes zu steigern bedarf es einer Analyse des gesamten Systems und dessen Einsatzbedingungen. Liegt das gegenseitige Verständnis von Anlagenbetreibern und Entwicklungspartnern vor, um die offenen Potentiale im Antriebsstrang zu heben, sind oft erhebliche Energieeinsparungen möglich. In den meisten Fällen stehen den Entwicklern von Antriebssystemen zahlreiche unterschiedliche Lösungsansätze zur Auswahl, um ihren Auftrag zu erfüllen. Innerhalb des favorisierten Lösungsansatzes finden sich zudem in der Regel zahlreiche Stellhebel, um die Anwendung zu perfektionieren. Erst die Befähigung, aus zahlreichen Lösungsvarianten die geeignete herauszuarbeiten und sie geschickt zu optimieren, sichert dem Anlagenbetreiber die bestmögliche Berücksichtigung seiner ökologischen und ökonomischen Anforderungen.

Wirkungsgrad von Getrieben seriös messen

Dazu meint Dipl.-Ing. Kaj Sellschopp, Entwicklungs- und Konstruktionsleiter bei ZAE AntriebsSysteme: „Unvermeidbare Verlustleistungen in Antriebs- systemen wird es immer geben. Um die Effizienz von Antrieben zu optimieren, muss man sich den aktuellen Entwicklungsstand der elektrischen und mechanischen Antriebstechnik vor Augen führen. Neben der richtigen Auswahl von Reglern und Motoren, gilt es vor allem, die Wirkungsgrade der Getriebe seriös zu messen und anschließend anhand einer Gegenüberstellung der unterschiedlichen Getriebebauformen eine qualifizierte Auswahl zu treffen. Anhand von bestimmten Auswahl- kriterien und konstruktiven Optimierungsgrundsätzen kommt man in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden oft zu hervorragend abgestimmten Antriebslösungen. Um einige konkrete Zahlen bezüglich des heutigen Entwicklungsstandes zu nennen: Die unvermeidbaren Verlustleistungen betragen bei Frequenzumrichtern 3 bis 10 %, bei Motoren 5 bis 15 % (abhängig von der Effizienzklasse) und bei Getrieben 2 bis 15 %. Insbesondere bei den Getrieben lassen sich Wirkungsgrade von 90 % und mehr durch die richtige Wahl des Konzeptes und durch die Begrenzung der Übersetzung bzw. Stufigkeit erzielen. Im kleinen und mittleren Übersetzungsbereich bieten einstufige Schneckengetriebe Wirkungsgrade bis zu 97 %. Alle auftretenden Verluste hängen von Baugröße, Konstruktion und Betriebspunkt (Temperatur, Auslastung) einer verwendeten Antriebslösung ab. Eine optimale Antriebslösung bestehend aus Umrichter, Antriebsmotor und Getriebe kann bei Volllastbetrieb Gesamtwirkungsgrade zwischen 80 und 90 % aufweisen, wenn Überdimensionierungen konsequent vermieden worden sind. Daher sind optimal aufeinander abgestimmte Antriebskomponenten eine Frage des Engineerings, das die Einsatzperspektiven aller Einzelkomponenten kennt und auf die jeweilige Anwendung zuschneidet. Entscheidend ist am Ende die Gesamtenergiebilanz eines Systems.“

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Kontakt
ZAE-AntriebsSysteme GmbH & Co KG
Schützenstraße 105
22761 Hamburg
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Fax: 0 40/8 53 93-232
E-Mail: info@zae.de
www.zae.de

ZAE-AntriebsSysteme

Die ZAE-AntriebsSysteme GmbH & Co KG entwickelt, produziert und vertreibt seit fast 100 Jahren Produkte der Antriebstechnik. Das Produktportfolio umfasst Schneckengetriebe, Schneckenradsätze, Schneckenstirnradgetriebe, Stirnradschneckengetriebe, Kegelradgetriebe, Kegelstirnradgetriebe sowie Getriebemotoren mit Stückgewichten von 1 bis 1600 kg. Neben Produktion und Vertrieb der Standard-Industriegetriebe gehört das Engineering von kundenspezifischen Antriebslösungen zum Kompetenzfeld des Unternehmens. Als mittelständisches Familienunternehmen liegt der Fokus auf der optimierten Antriebslösung, die die passende Entwicklung und Fertigung der geforderten Applikation beinhaltet. Ob leistungsstarke Standardgetriebe und/oder individuelle Sonderlösungen – ZAE ist als Projektierungspartner immer darauf aus, die fundierten Erfahrungen im Getriebebau bei Auslegung und Ausführung zum Vorteil des Anwenders mit einzubringen. Die Aspekte der Energieeffizienz und Ressourcenschonung sind ständige Begleiter im Engineering – von der Konzeption bis hin zur Umsetzung der Antriebslösung.

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