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Bilder: Groschopp<br />
Antriebstechnik<br />
Alles Auslegungssache<br />
Energiesparpotenzial mit Servotechnik<br />
Arbeiten Motoren und Antriebssteuerungs-Komponenten<br />
heute bei Nennlast<br />
meist mit Wirkungsgraden nahe 100 %,<br />
lohnt oft der Blick auf sekundäre Bereiche<br />
außerhalb der Antriebe: „Viele Einzelmaßnahmen<br />
zusammen können eine größere<br />
Summe ergeben. Bei Verwendung der richtigen<br />
Komponenten sind bereits mit wenig<br />
Aufwand rund um den Antrieb große<br />
Energie-Einsparungen zu erzielen“, bemerkt<br />
Alois Holzleitner, Business Manager<br />
Motion bei B&R in Eggelsberg. Eingesetzt<br />
wird dazu das Tool Servosoft von Control-<br />
Eng zur gezielten Antriebsauslegung: Damit<br />
lassen sich die zu bewegenden Massen<br />
und die dafür nötigen Antriebe aufeinander<br />
abstimmen um den Energieaufwand zu<br />
optimieren.<br />
Bei komplexen Maschinen mit hintereinander<br />
ablaufenden Bewegungsvorgängen<br />
wird die kinetische Energie noch oft in<br />
Bremswiderständen als Wärme freigesetzt.<br />
Mittels Zwischenkreiskopplung über den<br />
DC-Bus der Acopos-Multi-Servoantriebe<br />
können bis zu 30 % der Bewegungsenergie<br />
eingespart werden: Die wird über Pufferkondensatoren<br />
zwischengespeichert, um<br />
Beschleunigungsvorgänge an anderer Stelle<br />
zu versorgen. Damit wird Energie effizienter<br />
genutzt, der Schaltschrank bleibt<br />
kühler dank geringerer Abwärme.<br />
Eine weitere Steigerung der Energieeffizienz<br />
kann in Fällen geringer Gleichzeitigkeit<br />
von Brems- und Beschleunigungsvorgängen<br />
im Achsverbund durch die aktive<br />
Energierückspeisung ins Stromnetz erreicht<br />
werden. Während die gesamte Bremsenergie<br />
einer sinnvollen Verwendung zu-<br />
Weniger ist mehr<br />
Energieeffizienzmaßnahmen als Wettbewerbsfaktor<br />
Verlängertes Eisen und vor allem ein Kupfer- statt<br />
Alukäfig verbessern den Wirkungsgrad.<br />
Groschopp hat die Energieeffizienz seiner Asynchronmotoren optimiert. Bei den Baureihen IGL<br />
und IGK wurden Wirkungsgrad und Abgabeleistung gesteigert<br />
Bilder: B&R<br />
Aktive Leistungsversorgung<br />
sorgt<br />
für geringere<br />
Kosten von<br />
Infrastruktur bis<br />
Energiekosten.<br />
Groschopp hat in die Optimierung seiner<br />
Motoren hinsichtlich Energieeffizienz investiert:<br />
Auch für Asynchronmotoren mit<br />
einer Leistung unter 0,75 kW, die nicht unter<br />
die ab 2012 gültige EuP-Richtlinie fallen,<br />
lohnt sich die Steigerung der Energie-<br />
effizienz – niedrigere Kosten und längere<br />
Laufzeiten aufgrund geringerer Wärmeabgabe<br />
sind der Lohn dafür.<br />
Verbessert wurden die Induktions-Gehäusemotoren<br />
der Baureihe IGK, deren<br />
Bemessungsleistung im Bereich von 9 bis<br />
370 W liegt (zwei- und vierpolig). Grundsätzlich<br />
wirkungsvolle Maßnahmen, um<br />
den Wirkungsgrad zu verbessern, sind sowohl<br />
die Verlängerung des aktiven Blechpakets<br />
als auch der Austausch des Aluminiumkäfigs<br />
gegen einen Kupferkäfig. So<br />
kann ein optimaler Wirkungsgrad erreicht<br />
werden, der mitunter sogar die Wirkungsgradklasse<br />
IE3 übertrifft. So hat beispielsweise<br />
der I80-80 2p ursprünglich einen<br />
Wirkungsgrad von 71,52 % sowie eine Abgabeleistung<br />
von 238,56 W. Bei einer Eisenverlängerung<br />
um 20 mm kombiniert<br />
mit einem Kupferkäfig steigt der Wirkungs-<br />
grad auf 75,71 % und die Abgabeleistung<br />
geführt wird, bleibt<br />
nur Reibung als<br />
Verlust.<br />
Mit dem modernenAntriebssteuerungssystemAcopos-Multi<br />
sind kos-<br />
Alois Holzleitner von<br />
B&R in Eggelsberg,<br />
Österreich.<br />
teneffiziente Rückspeisungen von bis zu<br />
80 % der bisher in Widerständen verheizten<br />
Leistung möglich. Unterstützt werden<br />
die Energiesparmaßnahmen durch Cold-<br />
Plate-Schaltschrankmontage. Diese bietet<br />
die Option, die in den Servoverstärkern<br />
selbst anfallende Verlustwärme über einen<br />
Flüssigkeitskreislauf und Wärmetauscher<br />
dorthin zu befördern, wo sie benötigt wird,<br />
womit ein Kühlgerät für den Schaltschrank<br />
entfällt, was Energie einspart. Ein weiterer<br />
energietechnischer Effekt des Einsatzes der<br />
Acopos-Multi-Familie ist die Korrektur des<br />
Leistungsfaktors auf einen Total Power<br />
Factor (TPF) von 1,0. Die geringere Effektivstromaufnahme<br />
der Geräte resultiert zudem<br />
in weniger Verlusten in den Zuleitungen<br />
und Transformatoren. (uns) n<br />
infoDIREKT 220ejl0211<br />
auf 351,16 W. Das entspricht einer Steigerung<br />
des ursprünglichen Wirkungsgrades<br />
um 4,19 % sowie einer Steigerung der Abgabeleistung<br />
um 47,2 %. Eine weitere Möglichkeit<br />
der Optimierung ist eine Ausrichtung<br />
an der IEC-Norm. Diese bestimmt für<br />
die verschiedenen Baugrößen Eisenlänge,<br />
Abgabeleistung und Blechdurchmesser.<br />
Verglichen wurde der maximale Wirkungsgrad<br />
der Asynchronmotoren in ursprünglicher<br />
Bauweise mit den maximalen<br />
Wirkungsgraden der Asynchronmotoren<br />
mit Eisenlängen nach IEC-Norm sowie mit<br />
Kupfer- oder Aluminiumkäfig. Aus dieser<br />
Versuchsanordnung ergab sich, dass beispielsweise<br />
der I90-80 4p der vorgestellten<br />
Baureihe bei etwa 180 W Nennleistung einen<br />
maximalen Wirkungsgrad von knapp<br />
70 % erreicht. (uns) n<br />
infoDIREKT 221ejl0211<br />
74 <strong>elektronikJOURNAL</strong> 02/2011<br />
www.elektronikjournal.com
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