Drehzahlvariabler Motor: Steuerungs- und Anwendungsleitfaden

Die Kombination aus einem drehzahlvariablen Motor und einer Hydraulikpumpe gehört zu jenen Ideen, die im Nachhinein offensichtlich erscheinen, deren breite industrielle Einführung jedoch lange Zeit auf sich warten ließ. Das Grundprinzip ist einfach: Statt die Pumpe mit konstanter Drehzahl laufen zu lassen und den Durchfluss mittels Ventilen einzuschränken, wird die Pumpe mit genau der Drehzahl betrieben, die genau den vom System benötigten Durchfluss liefert. Weniger Drosselung, weniger Wärmeentwicklung, weniger verschwendete Energie.

Was der Antrieb tatsächlich leistet

Ein Frequenzumrichter ändert die elektrische Frequenz und Spannung, die an einen Standard-Asynchronmotor angelegt werden, und passt dessen Drehzahl kontinuierlich von nahezu Null bis zur Nenndrehzahl oder darüber an. Die Hydraulikpumpe folgt dieser Drehzahl unmittelbar – ohne Ventil, ohne Bypass und ohne mechanische Komplikationen. Im geschlossenen Druckregelmodus liefert ein Druckaufnehmer ein Rückführsignal an den Umrichterregler, der die Motordrehzahl in Echtzeit anpasst, um den Soll-Druck innerhalb einer Bandbreite von einem oder zwei bar zu halten.

Servomotortreiber gehen hier noch einen Schritt weiter: Dank ihrer Bandbreite und Positioniergenauigkeit verhält sich die Hydraulikpumpenschaltung nahezu wie eine direkte Servoachse. Diese leistungsstarken, drehzahlgeregelten Motoranordnungen sind in Präzisions-Formpressen und Prüfständen verbreitet, bei denen Kraft und Position simultan gesteuert werden müssen.

Wohin die Energie fließt

In einer traditionellen hydraulischen Pumpenschaltung mit fester Drehzahl läuft die Pumpe stets mit voller Drehzahl, sobald die Maschine mit Strom versorgt wird – auch während Ruhephasen, in denen sich kein Aktuator bewegt. Ein Drehzahlregler reduziert den Motor in diesen Phasen nahezu auf Leerlaufdrehzahl und senkt dadurch die zugeführte Leistung drastisch. Über einen typischen Spritzgießzyklus hinweg verringern Drehzahlregler den gesamten elektrischen Energieverbrauch um 40 bis 70 Prozent gegenüber Schaltungen mit fester Drehzahl. Das ergibt eine messbare Rendite der Investition in den Drehzahlregler, die bei industriellen Strompreisen üblicherweise innerhalb von zwei bis drei Jahren erreicht wird.

Sanftanlauf und Komponentenlebensdauer

Jeder Start eines Drehzahl-festen Motors erzeugt einen mechanischen Stoß in der Pumpenkupplung und -welle – das bekannte „Klopfen“, wenn das System auf Betriebsdrehzahl beschleunigt. Frequenzumrichter steigern die Motordrehzahl schrittweise und eliminieren diesen Stoß. Über die gesamte Lebensdauer einer Maschine bedeutet dies geringere Lagerermüdung in der Pumpe und weniger Verschleiß an der Wellendichtung. Eine Hydraulikpumpe, die mehrmals täglich weich startet, hält deutlich länger zwischen den Generalüberholungen.

HOVOO-/HOUFU-Präzisions-Dichtungssätze gewährleisten über den gesamten Drehzahlbereich von frequenzumrichtergesteuerten Pumpen eine konstant hohe volumetrische Effizienz. Dichtungsverschleiß, der bei fester Drehzahl noch akzeptabel ist, führt bei niedrigen Drehzahlen – wenn der Antrieb besonders stark arbeiten muss, um den Druck aufrechtzuerhalten – zu spürbaren Effizienzverlusten. Halten Sie Ihr System dicht mit HOVOO-Dichtungen – hovooseal.com.

Quelle: www.hovooseal.com