Bislang mussten sich die Konstrukteure anspruchsvoller Maschinen und Anlagen in vielen Fällen zwischen Asynchronmotoren und Servoantrieben entscheiden. Mit dem Sinochron-Motor gibt es eine dritte Möglichkeit, die die Vorzüge der beiden bekannten Antriebssysteme vereint.
Die Kennzeichen der neuen Elektromotorbauart, die die Vorzüge des Asynchronmotors mit denen des Servoantriebs vereint, erschließen sich, wenn man den Namen erklärt: Der Begriff Sinochron bezeichnet einen Synchronmotor mit Hochleistungs-Permanentmagneten, der eine Sinussförmige Flussverteilung (EMK) aufweist.
Zu den Eigenschaften dieser kompakten Motorbauart gehören gutes Rundlaufverhalten und geringe Geräuschentwicklung. Gegenüber dem Asynchronmotor unterscheiden sie sich durch eine etwa doppelt so hohe kurzzeitige Überlastbarkeit – daher kann man in vielen Fällen eine kleinere Motorbauform wählen. Im Vergleich zu Servomotoren ist der sensorlose Betrieb hervorzuheben, den die sinusförmige Gegenspannung ermöglicht. Zudem ist die Anschlusstechnik einfacher, da der Geber entfallen kann.
Nicht nur für den Antrieb selbst, auch für die Regelung haben die Ingenieure von ABM Greiffenberger eine technische und wirtschaftliche Lösung gefunden – und damit die Voraussetzungen für den geberlosen Betrieb geschaffen: So werden die Istwerte für Rotorlage und Drehzahl nicht mechanisch erfasst, sondern aus elektrischen Größen ermittelt. Die elektronischen Steuergeräte der Produktreihe SDC (ServoDriveController) sind auf die Eigenschaften der Sinochron-Motoren abgestimmt, weil sie exakt für diese Aufgabe entwickelt wurden. Sie bilden die zu ermittelnden Werte aufgrund der Motorparameter in der Controller-Software ab, so dass man auf ein externes Gebersignal als Istwert verzichten kann.
Bisherige Hardware-Funktionen verlagern sich somit auf die Software: So kann auf eine Antriebskomponente verzichtet werden. Das reduziert Kosten und spart Bauraum ein. Dennoch erreicht der Antrieb eine hohe Genauigkeit: Das System erkennt die Rotorlage bis auf +/-5° elektrisch genau – das ist absolut ausreichend für Antriebe, bei denen ein Drehzahlstellbereich bis 1:1000 beziehungsweise eine mittlere Positionsgenauigkeit gefordert wird.
Neben dem platzsparenden Einbau, der Kostenersparnis und der einfachen Anschlusstechnik bietet der sensorlose Antrieb mit dem Sinochron-Motor aber noch weitere Vorteile. So schafft der Verzicht auf den Rotorlage-/Drehzahlsensor die Voraussetzung für eine höhere Zuverlässigkeit des Antriebssystems. Da die Rotorlage in jeder Position erkannt wird, der Rotor also beim Start nicht ausgerichtet werden muss, kommt es beim Anlauf des Antriebs nicht zu unkontrollierten Motorbewegungen.
Auch in puncto Energieeffizienz zeigt der Antrieb seine Stärken: Er übertrifft sogar noch die Vorgaben der höchsten Effizienzklasse „Premium Class“, deren Einführung zurzeit vorbereitet wird und die nochmals höhere Anforderungen stellt als die Klasse EFF1. Auch im Teillastbetrieb arbeitet der Motor mit hohem Wirkungsgrad. Damit kann der Anwender sicher sein, dass er mit diesem Antrieb Energiekosten reduziert und darüber hinaus einen Beitrag zur Schonung der Ressourcen leistet.
Das Antriebssystem mit Sinochron- und SDC-Regler lässt sich an die individuellen Anforderungen anpassen, denn neben dem Motor-Controller für die Drehzahl- und Drehmomentregelung ist ein Advanced Controller in die Regeleinheit integriert, den ABM Greiffenberger mit kundenspezifischen Anwendungsfunktionen programmiert. Das angepasste Drehmoment und Drehzahlverhalten sowie ein auf die Anforderungen abgestimmtes Bremsmoment ermöglichen eine optimale Beschleunigung sowie ein präzises Verzögern und Positionieren.
So lassen sich Branchenlösungen für viele Industrieanwendungen generieren, die höchsten Ansprüchen gerecht werden. Auch spezielle Funktionen wie beispielsweise eine elektronische Welle oder eine Gleichlaufregelung ohne integralen Fehler lassen sich mit geringem Aufwand realisieren. Da die Antriebe auch im Feldschwächbetrieb arbeiten können, sind Anwendungen möglich, bei denen eine konstante Leistung gefragt ist. Ein Beispiel dafür sind Wickel- oder Fahrantriebe.
Zu den Entwicklungszielen des Sinochron-Motors mit SDC-Regler gehörte es auch, dem Maschinenbauer Möglichkeiten der Kosteneinsparung zu bieten. Dieses Ziel hat ABM Greiffenberger erreicht. Im Durchschnitt spart der Anwender im Vergleich zu einem Servomotor mit Geber rund 20 %. Diese Zahl bezieht sich nur auf die Anschaffungskosten. Gegenüber einem Antrieb mit Asynchronmotor liegt die Ersparnis in den Betriebskosten: Die Verlustleistung des Sinochron-Motors ist bis zu 40 % geringer als die eines Asynchronmotors. Das führt zu sehr günstigen Energiekosten.
Darüber hinaus profitiert der Maschinenbauer davon, dass er das komplette Antriebssystem, welches für Leistungen von 0,37 bis 7,5 kW zur Verfügung steht, aus einer Hand bezieht. Die Komponenten – Motor, Getriebe, Bremse, Steuerung – sind somit exakt aufeinander abgestimmt, und ABM Greiffenberger entwickelt auf der Basis dieses Antriebs auch individuelle Antriebskonzepte, die auf Effizienz und lange Lebensdauer ausgelegt sind. Dabei kommt den Ingenieuren das branchenspezifische Know-how zugute, das sie in langjähriger Zusammenarbeit mit Unternehmen des Maschinenbaus erworben haben.
Mit diesen Eigenschaften ist der Sinochron-Motor für viele Einsatzbereiche des Maschinen- und Anlagenbaus eine interessante dritte Option zu den bisherigen Alternativen Asynchronmotor oder Servomotor. Zu den Anwendungen des neuen Antriebssystems gehören schnelllaufende Antriebe von Textilmaschinen ebenso wie Antriebe, bei denen ein sanftes Anfahren und Bremsen gewünscht wird, etwa bei Treppenliften.
Aufgrund der kompakten Bauweise und der Unempfindlichkeit gegenüber Umgebungsbedingungen eignen sie sich auch für den Antrieb von Industrietoren oder für Elektroantriebe in Bau- und Landmaschinen. In der Förder- und Hebetechnik ist die Eigenschaften der Motoren gefragt, bei Drehzahl Null das volle Stillstandsmoment zu bieten. Weitere Einsatzfelder sehen die ABM-Ingenieure in der Vakuumtechnik und im Verpackungsmaschinenbau. Hier ist beispielsweise die Möglichkeit vorteilhaft, mehrere Antriebe im synchronen Parallelbetrieb zu fahren.
Dipl.-Ing. (TU) Wolfgang Benzing Leiter Applikationstechnik, ABM Greiffenberger, Marktredwitz
Voraussetzung für geberlosen Betrieb geschaffen
Kosten sparen – bei Kauf und im Betrieb
marktchancen
Hochwirkungsgradantriebe vom Typ Sinochron eignen sich für ein außerordentlich breites Anwendungsfeld anspruchsvoller Antriebsaufgaben, das von Textil- und Verpackungsmaschinen
über die Förder- und Handhabungstechnik bis zu
Nebenantrieben in Bau- und Landmaschinen reicht. Neben der hohen Leistungsdichte und guten Regelbarkeit überzeugt das neue Konzept auch durch sehr hohe Energieeffizienz.
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