Automotive
- Michael Graef
Die erste Langstreckenfahrt von Bertha Benz muss als eine der bedeutendsten Pioniertaten in der Geschichte des Automobils gewertet werden.
Der Einsatz von Frequenzumrichtern zur Optimierung des Motorenbetriebs (Elektromotor) gewinnt immer mehr an Bedeutung (Elektromobilität, Industrieantriebe). Mit modernen Frequenzumrichtern können nahezu alle Antriebsaufgaben durchgeführt werden, für die früher geregelte Gleichstromantriebe erforderlich waren.
Der drehzahlveränderliche Betrieb von Elektromotoren (Antrieben) trägt zur Steigerung der Energieeffizienz bei. In der zunehmenden Automation der Produktion nimmt die Leistungsfähigkeit durch Lösungen mit variablen Drehzahlen zu, die eine verbesserte Prozessregelung ermöglichen. Sie lernen im Seminar vermittelt, wie ein Antrieb bestehend aus einem Induktions- oder Synchronmotor und einem Frequenzumrichter aufeinander abgestimmt optimal werden.
Zum Thema
Der Einsatz von Frequenzumrichtern zur Verbesserung der Regelung und der Energieeffizienz elektrisch angetriebener Systeme gewinnt in Industrie und im Verkehr (Elektromobilität) weiter an Bedeutung. Mit modernen umrichtergespeisten Antriebssystemen können nahezu alle Antriebsaufgaben bewältigt werden. Oft können durch den drehzahlveränderlichen Betrieb von Elektromotoren auch verlustbehaftete mechanische Stellglieder entfallen und die Energieeffizienz des Gesamtprozesses deutlich gesteigert werden. Auch bei der zunehmenden Automation der Produktion gewinnen leistungsfähige, teils hochdynamische Antriebslösungen mit variablen Drehzahlen an Bedeutung, die eine verbesserte Prozessregelung ermöglichen.
Zielsetzung
Den Teilnehmern wird im Seminar vermittelt, welche Effekte in einem Antriebssystem (Antriebstechnik) bestehend aus einem Induktions- oder Synchronmotor und einem Frequenzumrichter im System-Design zu berücksichtigen sind. Sie erfahren in dieser Weiterbildung, was dabei besonders zu beachten ist und welche technisch wichtigen Wechselwirkungen und Störeffekte aus dem Zusammenspiel von Drehstrommotor und Frequenzumrichter resultieren können. Der Schwerpunkt liegt auf dem grundlegenden Verständnis der Zusammenhänge.
Teilnehmerkreis
Ingenieure mit Erfahrungen im Bereich elektrischer Maschinen oder im Bereich Frequenzumrichter, die ihr Wissen über die möglichen Wechselwirkungen mit den jeweils anderen Systemkomponenten erweitern möchten, sowie technische Systemverantwortliche, die für die Systemintegration von Motoren und Umrichtern zu einem Antriebssystem verantwortlich sind. Elektrotechnisches Fachwissen (Studium) wird vorausgesetzt.
Finden Sie nachfolgend weitere Informationen zu häufig gestellten Fragen zum Thema Weschselwirkungen Frequenzumrichter
Die Wechselwirkungen bestimmen maßgeblich die Effizienz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Antriebssystems. Durch das Zusammenspiel von Motor und Umrichter entstehen Effekte wie zusätzliche Verluste, elektrische Störungen oder mechanische Belastungen, die optimal adressiert werden müssen, um die Systemperformance zu maximieren.
Zu den häufigsten Problemen gehören Überhitzung durch höhere Verluste, Isolationsprobleme aufgrund von Überspannungen, Lagerströme, die zu mechanischem Verschleiß führen, und elektromagnetische Störungen (EMI), die andere elektronische Geräte beeinträchtigen können.
Schaltfrequenzen und Modulationsverfahren beeinflussen das harmonische Spektrum der Spannung und Ströme. Niedrige Schaltfrequenzen können zu Drehmomentwelligkeit führen, während hohe Schaltfrequenzen die Verluste erhöhen und die Motorisolation stärker belasten.
Lagerströme entstehen durch parasitäre Kapazitäten im Motor und die hochfrequenten Spannungen des Umrichters. Diese Ströme können zu Schäden an den Motorlagern führen. Abhilfen sind leitfähige Lager, isolierte Lager oder Filter am Frequenzumrichterausgang.
Eine lange Kabellänge kann Spannungsspitzen durch Reflexionen verstärken und zu höheren EM-Störungen führen. Abhilfe schaffen optimierte Kabelführung, spezielle Motorkabel und Filterlösungen.
Die richtige Auswahl von Frequenzumrichter und Motor, abgestimmt auf die Betriebsbedingungen und Lastprofile, minimiert unerwünschte Effekte. Eine simulationsbasierte Auslegung ist hierbei besonders hilfreich.
EMV-Filter mindern hochfrequente Störungen, die durch den Frequenzumrichter entstehen. Sie verbessern die elektromagnetische Verträglichkeit und reduzieren negative Einflüsse auf benachbarte Geräte.
Die Lebensdauer lässt sich durch regelmäßige Wartung, den Einsatz von Schutzmaßnahmen wie Filtern oder Dämpfern sowie durch eine abgestimmte Systemauslegung verlängern. Zudem sollten die Betriebsparameter überwacht und an die Umgebung angepasst werden.
Neue Technologien wie SiC- und GaN-Halbleiter ermöglichen höhere Effizienz und kompaktere Bauformen. Gleichzeitig wird durch fortschrittliche Steuerungsverfahren und Algorithmen eine bessere Anpassung an die Motorcharakteristik erreicht.
Ingenieure sollten auf eine enge Abstimmung von Motor und Frequenzumrichter achten, umfassende Tests unter realen Bedingungen durchführen und die Nutzung moderner Simulationswerkzeuge in Betracht ziehen. Auch der Einsatz hochwertiger Komponenten und die Einhaltung von Herstellerempfehlungen sind essenziell.
Sie lernen im Seminar Lösungen für vibroakustische Fragestellungen bei der Auslegung und beim Einsatz von elektrischen Antrieben kennen. Vermessungs- und Simulationstechniken sowie Maßnahmen zur akustischen Optimierung werden erläutert.
Nach einer Einführung in das Funktionsprinzip von Asynchron- und Synchronmotoren werden mögliche Fehlerszenarien diskutiert. Sie lernen die typischen Schutzfunktionen für Motorschutz kennen. Der thermische Überlastschutz wird detailliert diskutiert.
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