Thermische Antriebsauslegung


Zuletzt aktualisiert von Rolf Gloor am 12.12.2010

Bei der thermischen Antriebsauslegung geht es um die Überprüfung der zulässigen Erwärmung des Antriebes. Wenn ein Antrieb nicht über sein Nennmoment oder nur selten für kurze Zeit überlastet wird, so entfällt die thermische Antriebsauslegung.

Betriebsart

Bei allen Antrieben (auch beim Betrieb mit Regelgeräten) gilt vereinfacht die Betrachtung, dass die Verlustwärme quadratisch zum Drehmoment anfällt und dass der Antrieb dauernd mit dem Nenndrehmoment [Nm] belastet werden kann. Daraus ergibt sich die Formel: . Die wichtige Grösse ist hier die thermische Zeitkonstante welche auch die Integrationszeit ist und die von der Grösse des Motor abhängt. Bei Motorgewichten zwischen 5 und 20 kg liegt die Zeitkonstante im Bereich von 10 Minuten.

Betriebsart Zusatzbezeichnung
Dauerbetrieb S1 keine (ohne Angabe auf dem Typenschild gilt die Betriebsart S1)
Kurzzeitbetrieb S2 Betriebszeit (0,5 bis 90 min)
Aussetzbetrieb, ohne Anlauf, ohne Bremsung S3 Einschaltdauer (15; 25; 40; 60%), Spieldauer (10 min)
Aussetzbetrieb, mit Anlauf, ohne Bremsung S4 Schaltspiele (60 ... 600 /h), Einschaltdauer, Trägheitsfaktor
Aussetzbetrieb, mit Anlauf, mit Bremsung S5 Schaltspiele (60 ... 600 /h), Einschaltdauer, Trägheitsfaktor
Durchlaufbetrieb mit Aussetzbelastung S6 Einschaltdauer (15; 25; 40; 60%), Spieldauer (10 min)
Reversierbetrieb S7 Schaltspiele (60 bis 600 /h), Trägheitsfaktor
Durchlaufbetrieb mit veränderlicher Drehzahl S8 Schaltspiele (60 bis 600 /h), Einschaltdauer, Trägheitsfaktor
Betriebsarten von elektrischen Maschinen.

 

Betriebsarten S6/15 bis S6/100  über 10 Minuten mit gleicher thermischen Antriebserwärmung.
Betriebsarten S6/15 bis S6/100 über 10 Minuten mit gleicher thermischen Antriebserwärmung.

Hochlaufverluste

Der Rotor eines ungeregelter Antriebs (Gleichstrommotor, Asynchronmotor ...) erwärmt sich beim Hochlauf mit einem Energieäquivalent (Rotorwiderstand [Ohm], Rotorstrom [A], Rotormasse [kg], spezifische Wärmekapazität [J/kg K], Temperaturunterschied [K]) der aufgebrachten kinetischen Energie der bewegten Masse (gesamte Schwungmasse [kgm²], Drehzahl [rad/s]). Vor allem bei grossen Motoren können zu viele Startvorgänge in kurzer Zeit zu einer Überhitzung führen.

Motorkühlung

Bei vielen Antrieben wie bei den industriellen Asynchronmotoren wird die Kühlung mit einem auf der Motorwelle aufgebrachten Lüfter unterstützt. Wenn diese Antriebe durch Regelgeräte längere Zeit bei Belastungen in der Nähe des Nennmomentes und tieferen Drehzahlen als der Nenndrehzahl betrieben werden, so fördern diese Lüfter zuwenig Luft zur Motorkühlung. Entweder muss der Motor überdimensioniert werden oder die Motorkühlung sollte unabhängig von der Motordrehzahl sein (Fremdlüfter, Wasserkühlung ...).


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