E-Book, Deutsch, 308 Seiten, Format (B × H): 1650 mm x 245 mm, Gewicht: 610 g
Grundlagen, Formelsammlung, Beispiele
E-Book, Deutsch, 308 Seiten, Format (B × H): 1650 mm x 245 mm, Gewicht: 610 g
ISBN: 978-3-8343-6227-8
Verlag: Vogel Communications Group GmbH & Co. KG
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)
In der stark überarbeiteten 2. Auflage konzentriert sich das Buch auf die Beschreibung der Auslegung elektrischer Antriebssysteme. Die Auswahl der wesentlichen Bestandteile Motor, Getriebe, Stellgerät, Netzversorgung sowie deren Zusatzkomponenten wird detailliert beschrieben und auf die Berechnung der dafür notwendigen Größen intensiv eingegangen.
Basis bilden die richtige Analyse der physikalischen Größen des geforderten Prozesses, deren Aufarbeitung sowie die Kenntnis der technischen Möglichkeiten und Eigenschaften der zur Verfügung stehenden Komponenten.
Berechnung der Bewegungsabläufe, Kräfte und Drehmomente
Umrechnung am Abtriebselement und bei Übertragungselementen
Motor- und Stellgeräteauswahl
Berechnung der Werte am Zwischenkreis und Netzgrößen
Auslegung der Netzversorgung und des Bremswiderstandes
Berechnungen rotativer Motoren bei direktem Netzbetrieb
Auslegung der Motorbremse
Projektierungshinweise, Energieeinsparung, Beispiele
Nützliche Auslegungstools kostenlos im Onlineservice InfoClick
Zielgruppe
Techniker, Konstrukteure
Autoren/Hrsg.
Fachgebiete
Weitere Infos & Material
1;Vorwort und Inhaltsverzeichnis;5
2;1 Einleitung;11
2.1;1.1 Aufgaben der Antriebsauslegung;11
2.2;1.2 Lastkennlinien von Arbeitsmaschinen;11
2.3;1.3 Kennlinien von Motoren;13
2.4;1.4 Motor und Arbeitsmaschine;33
2.5;1.5 Erwärmung und Abkühlung elektrischer Maschinen;35
2.6;1.6 Betriebsarten elektrischer Maschinen;40
2.7;1.7 Charakteristiken der Anwendungen;44
2.8;1.8 Topologie des mechanischen Antriebsstrangs;47
2.9;1.9 Grundlegende Vorgehensweise bei der Antriebsauslegung;51
3;2 Berechnung der Bewegungsabläufe;55
3.1;2.1 Allgemeines;55
3.2;2.2 Beschleunigungsphase;57
3.3;2.3 Konstantphase;59
3.4;2.4 Verzögerungsphase;60
3.5;2.5 Dreieckprofil;62
3.6;2.6 Trapezprofil;64
3.7;2.7 Trapezprofil nach Drittel-Regel;65
3.8;2.8 Relative Einschaltdauer;67
3.9;2.9 Fahrbereich;68
3.10;2.10 Ruck und Ruckbegrenzung;68
3.11;2.11 Bewegungsgesetze höherer Ordnung;72
3.12;2.12 Optimierung des Bewegungsablaufs;75
4;3 Berechnung der Kräfte und Drehmomente;79
4.1;3.1 Allgemeines;79
4.2;3.2 Gewichtskraft;79
4.3;3.3 Hangabtriebskraft;80
4.4;3.4 Aufstandskraft;80
4.5;3.5 Anziehungskraft;81
4.6;3.6 Haftreibkraft;82
4.7;3.7 Gleitreibkraft;83
4.8;3.8 Rollreibkraft;83
4.9;3.9 Prozesskräfte;85
4.10;3.10 Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte;85
4.11;3.11 Windkräfte;86
4.12;3.12 Sonstige Zusatzkräfte;88
4.13;3.13 Wirksames Gewichtsdrehmoment;89
4.14;3.14 Haftreibdrehmoment;91
4.15;3.15 Gleitreibdrehmoment;91
4.16;3.16 Rollreibdrehmoment;92
4.17;3.17 Prozessdrehmomente;93
4.18;3.18 Beschleunigungs- und Verzögerungsdrehmomente;94
4.19;3.19 Sonstige Zusatzdrehmomente;97
4.20;3.20 Zusammenfassung der Kräfte und Drehmomente;97
5;4 Umrechnung am Abtriebselement;103
5.1;4.1 Allgemeines;103
5.2;4.2 Ritzel mit Zahnstange;105
5.3;4.3 Rad;106
5.4;4.4 Rolle;106
5.5;4.5 Seiltrommel;107
5.6;4.6 Zahnriemen;110
5.7;4.7 Gewindetrieb;111
5.8;4.8 Schubkurbel;112
6;5 Umrechnung bei Übertragungselementen;115
6.1;5.1 Allgemeines;115
6.2;5.2 Stirnradgetriebe;117
6.3;5.3 Schneckengetriebe;118
6.4;5.4 Planetenradgetriebe;118
6.5;5.5 Keil- und Flachriemen;120
6.6;5.6 Zahnriemen und Ketten;120
6.7;5.7 Kupplungen und Gelenkwellen;121
6.8;5.8 Auswahl und Optimierung des Übersetzungsverhältnisses;121
6.9;5.9 Auswahl der Getriebegröße;127
6.10;5.10 Lineare Übersetzung;128
7;6 Motorauswahl;129
7.1;6.1 Drehzahlen und Geschwindigkeiten;129
7.2;6.2 Drehmomente und Kräfte;132
7.3;6.3 Arbeitspunkte der Anwendung;135
7.4;6.4 Externes Massenträgheitsmoment;135
7.5;6.5 Auswahl des Motors;135
8;7 Auswahl des Stellgerätes;139
8.1;7.1 Für Nenndaten des Motors;139
8.2;7.2 Für den tatsächlichen Strombedarf des Motors;141
8.3;7.3 Nach Kennlinie für Motor mit Stellgerät;146
8.4;7.4 Erforderliche Ausgangsfrequenz;146
9;8 Berechnung der Werte am Zwischenkreis;151
9.1;8.1 Leistungen;151
9.2;8.2 Energie;157
10;9 Auslegung der Netzversorgung und des Bremswiderstandes;159
11;10 Berechnung der Netzgrößen;167
11.1;10.1 Wirkleistung;169
11.2;10.2 Scheinleistung;169
11.3;10.3 Netzstrom;170
12;11 Auslegung der Motorbremse;173
12.1;11.1 Allgemeines;173
12.2;11.2 Berechnung und Überprüfung der Bremsmomente;174
12.3;11.3 Berechnung und Überprüfung der Bremsenergie;175
12.4;11.4 Weitere Hinweise;180
13;12 Berechnungen rotativer Motoren bei direktem Netzbetrieb;183
13.1;12.1 Möglichkeiten zur Berechnung der Hochlaufzeit;183
13.2;12.2 Auslegung verschiedener Anlaufverfahren;186
13.3;12.3 Verlustenergie bei Anlauf, Reversieren und Gegenstrombremsen;192
13.4;12.4 Zulässige Schalthäufigkeit für S1-Motoren;196
13.5;12.5 Berechnung der erforderlichen Motornennleistung bei verschiedenen Betriebsarten;197
14;13 Projektierungshinweise;205
14.1;13.1 Fehlervermeidung;205
14.2;13.2 Leistungssteigerung durch Betrieb an höherer Eckfrequenz;210
14.3;13.3 Energiespeicher für Netzspannungsausfall;212
14.4;13.4 Energiespeicher für dynamische Anwendungen;213
14.5;13.5 Lastpendeln;214
14.6;13.6 Rutschgrenze;215
14.7;13.7 Kippgrenze;216
14.8;13.8 Optimierung der Hochlauframpe;217
15;14 Energieeinsparung;221
16;15 Beispiele;225
16.1;15.1 Fahrantrieb mit Frequenzumrichter;225
16.2;15.2 Drehantrieb mit Frequenzumrichter;245
16.3;15.3 Linearmotor nach relativer Einschaltdauer;258
16.4;15.4 Wickelantrieb mit Asynchronmotor in Feldschwächung;263
16.5;15.5 Betrieb an 87-Hz-Eckfrequenz;269
16.6;15.6 Bewegungsablauf für eine mitlaufende Bearbeitung;271
16.7;15.7 Ruckbegrenzung;274
16.8;15.8 Auslegung mit Polynom 5. Ordnung;276
16.9;15.9 Anlasswiderstände für Schleifringläufermotor;277
16.10;15.10 Optimierung der Hochlauframpe;281
17;16 Technischer Anhang;285
17.1;16.1 Grundbeziehungen physikalischer Größen;285
17.2;16.2 Einheiten und deren Umrechnungen;286
17.3;16.3 Physikalische Konstante;290
18;Stichwortverzeichnis;301
1.6 Betriebsarten elektrischer Maschinen
Nicht immer unterliegen die Motoren einer konstanten Belastung. Die weitaus größere Anzahl der Anwendungen ist durch wechselnde Lastspiele gekennzeichnet. In vielen Fällen wirken sich auch der Anlauf und das Abbremsen der Maschine, die sogenannten nichtstationären Zustände, sehr stark auf die Erwärmung aus und können bei der Auslegung deshalb nicht mehr vernachlässigt werden.
Damit man für die Vielzahl der Anwendungen trotzdem mit guter Näherung eine optimale Ausnutzung der Motoren erreichen kann, sind für elektrische Maschinen Betriebsarten festgelegt worden. Diese beschreiben typische Lastspiele, auf die man sich mit seinem speziellen Anwendungsfall referenzieren kann, um einen Motor auszuwählen, der im späteren Betrieb möglichst nahe an seiner zulässigen Grenzübertemperatur betrieben wird.
Die Betriebsart einer elektrischen Maschine wird mit dem Buchstaben S und einer nachfolgenden Ziffer beschrieben. Bei einigen Betriebsarten sind zu ihrer genauen Spezifizierung noch zusätzliche Angaben wie zum Beispiel die relative Einschaltdauer, die zulässigen externen Massenträgheitsmomente, Einschaltzeiten usw. notwendig. Der weitaus größte Teil der Motoren wird für die Betriebsart S1 hergestellt. Bei diesen Maschinen erfolgt keine Angabe der Betriebsart auf dem Leistungsschild. S1-Motoren stehen in genormten Baureihen (IEC-Normmotoren) für ein großes Leistungs- und Drehzahlspektrum zur Verfügung. Aufgrund dieser Tatsache werden sie auch häufig in anderen Betriebsarten eingesetzt. Grundsätzlich lässt sich jede beliebige Betriebsart auf einen äquivalenten Dauerbetrieb zurückführen (siehe auch Abschnitt 12.5).
Dabei kann man Folgendes feststellen:
• Dem für S1-Betrieb bemessenen Motor kann bei Einsatz in anderen Betriebsarten mehr Leistung abverlangt werden. Die trifft bei Verwendung in den Betriebsarten S2, S3 und S6 zu. Es handelt sich dabei um Lastspiele, bei denen der Anlauf und das elektrische Bremsen keine Rolle für die Erwärmung des Motors spielen.
• Die Leistung eines S1-Motors muss beim Einsatz in anderen Betriebsarten vermindert werden. Dies trifft beim Einsatz in den Betriebsarten S4, S5, S7, S8 und S9 zu. Dort haben der Anlauf und/oder die elektrische Bremsung sowie hohe Überlast Einfluss auf das Erwärmungsverhalten des Motors.
Nachfolgend sind die in EN 60 034-1 festgelegten Betriebsarten für elektrische Maschinen kurz aufgelistet. Für eine ausführliche Beschreibung sei an dieser Stelle auf die Norm verwiesen.
