Lexikon der Antriebstechnik

1-Phasen Kondensatormotoren

...besitzen im Allgemeinen eine 2-strängige Wicklung und werden mittels Betriebskondensator an Einphasenwechselspannung betrieben.

Sie sind für einen Betriebspunkt optimal ausgelegt; bei Leerlauf sind Geräusch und Erwärmung höher. Gegenüber Drehstrommotoren haben sie ein erheblich geringeres Anlaufmoment (30 bis 60 % des Nennmomentes) und bei gleicher Typgröße geringere Leistung. Das Anlaufmoment kann durch Spezialläufer auf Kosten der Leistung und Drehzahl angehoben werden. Eine wesentliche Steigerung des Anlaufmomentes ist unter Beibehaltung der minimalen Leistung des Motors durch einen Anlaufkondensator zu erreichen. Dieser nach dem Hochlauf abgeschaltet. Des Weiteren können alle Drehstrommotoren mit Betriebskondensator in Steinmetz-Schaltung an eine Einphasenwechselspannung angeschlossen werden. Sie verhalten sich wie 2-strängige Kondensatormotoren, benötigen etwa die doppelte Kondensatorkapazität und geben nur 70 - 80% der Drehstromleistung ab.

Asynchronmotoren

Mit der fortschreitenden Entwicklung der Frequenzumrichter hat sich der Asynchronmotor zu dem universellen Antrieb im Maschinenbau gemausert.

Sie werden für 3- oder 1-Phasen-Wechselspannung bis 500 V in 2- und 4-poliger Ausführung gebaut (ab Typgröße 90 sind auch höhere Polzahlen möglich). Die Drehzahl ist von der Netzfrequenz und der Polzahl des Motors abhängig.

Im Allgemeinen sind Asynchronmotoren ähnlich wie Nebenschlussmotoren drehzahlsteif und haben gegenüber den Kommutatormotoren entscheidende Vorteile: ruhiger Lauf (keine Bürstengeräusche), keine verschleißenden Teile (die Kugellager haben sehr hohe Lebensdauer) und keine Funkstörungen.

Betriebsarten

Die in den Tabellen genannten Werte sind – wenn nicht anders ausgewiesen – Dauerleistungen, d. h. die Motoren bringen im Dauerlauf permanent diese Leistungen.

Im Aussetzbetrieb können jedoch teilweise erheblich höhere Leistungen erzielt werden. Hier gibt es eine Reihe von Möglichkeiten:

Drehstrommotoren

... werden allgemein als die idealen Antriebsmotoren für feste Drehzahlen angesehen und sie werden überall da bevorzugt, wo ein 3-Phasen-Netz zur Verfügung steht. Sie haben einen guten Wirkungsgrad (und damit günstiges Leistungsgewicht) und je nach Typgröße ein Anlaufmoment bis zu 300 % des Nennmomentes. Sie sind robust und kurzzeitig überlastbar. Unsere Drehstrommotoren können wie alle unsere Käfigläufermotoren direkt eingeschaltet werden. Sie benötigen weder Anlasser noch sonstige Anlasshilfsmittel.

Getriebespiel

Man versteht darunter den maximalen Winkel, den die Abtriebswelle ausgelenkt werden kann (bei blockierter Antriebswelle). Es wird i. A. in Winkelminuten [`] angegeben. 60 Winkelminuten entsprechen einem Grad.

Kombinierte Getriebe

sind als Zweifachgetriebe (Eingangsstufe als Schneckenradsatz und nachgeschaltetem Stirnradsatz) ausgelegt.

Lagerung und Schmierung

Die Rillenkugellager (DIN 625) der Motoren sind reichlich dimensioniert und so bemessen, dass bei normalen Betriebsbedingungen eine lange Lebensdauer gewährleistet ist. Die vorgegebene Schmiermittelmenge erübrigt eine Nachschmierung. Bei hohen bzw. niedrigen Temperaturen müssen Sonderschmiermittel vorgesehen werden.

Nebenschlussmotoren

... können grundsätzlich nur an Gleichspannung angeschlossen werden. Steht nur Wechselspannung zur Verfügung, kann diese z.B. mit Hilfe von Stromrichtern in die erforderliche Gleichspannung umgeformt werden.

Der Hauptvorteil der Nebenschlussmotoren ist ihre "Drehzahlsteifigkeit", d.h. die Drehzahl ändert sich bei schwankender Belastung nur unwesentlich. Sie lässt sich aber in weiten Grenzen verstellen, indem die Ankerspannung verändert wird, die Felderregung jedoch konstant bleibt. Die Feldwicklungen sind so ausgelegt, dass auch bei stillstehendem Motor (Ankerspannung = Null) die Erregung beliebig lange eingeschaltet bleiben kann.

Permanentmagneterregte Motoren

... verhalten sich ähnlich wie Nebenschlussmotoren, haben jedoch ein erheblich höheres Anlaufmoment. Außerdem entfällt bei diesen Motoren die Erregerleistung (wichtig für Batteriebetrieb).

Positioniergenauigkeit

Unter Positioniergenauigkeit versteht man die max. zulässige Abweichung zwischen dem gewünschten Ziel und der tatsächlichen Lage. Ausschlaggebend ist für die Positioniergenauigkeit eines Getriebemotors ist vor allem das im Getriebe und in den nachfolgenden Mechaniken vorhandene Spiel.

TIPP: Werden alle Positionen immer von der gleichen Richtung aus angefahren, kann u. U. dieses Spiel rechnerisch ausgeglichen werden.

Polumschaltbare Motoren

... sind meistens Drehstrommotoren mit einer besonderen Wicklung, die im Drehzahlverhältnis 2:1 umgeschaltet worden kann (z.B. 2.800/1.400 min-1, ab Typgröße 90 auch 1.400/700 min-1). Durch getrennte Wicklungen können auch Drehzahlverhältnisse von 3:1 bzw. 4:1 erreicht werden.

Mittels Betriebskondensator können die polumschaltbaren Motoren auch an Einphasenwechselspannung angeschlossen werden. Die Leistungen der polumschaltbaren Motoren sind gegenüber den Katalogangaben reduziert.

Positionsauflösung

Gerade bei preiswerten Positioniersystemen wie Schrittmotoren, die im Gegensatz zum Servo eine verhältnismäßig geringe Auflösung haben ist es wichtig Ihre Wünsche richtig abschätzen zu können. Unter der Positionsauflösung versteht man den kleinsten möglichen Schritt der Last, den der Antrieb leisten kann.

Reihenschlussmotoren

... werden auch Universalmotoren genannt und können sowohl an Wechsel- als auch an Gleichspannung angeschlossen werden.
Sie leisten bei niedriger Drehzahl an Gleichspannung mehr als an Wechselspannung (bei 3000 1/min ca. 100 %). Mit zunehmender Drehzahl wird der Unterschied geringer; über 8000 1/min ist das Betriebsverhalten an beiden Spannungsarten fast gleich. Motoren mit niedriger Drehzahl können mit einer Wicklungsanzapfung für wahlweisen Anschluss an Gleich- oder Wechselspannung bei gleicher Leistung ausgestattet werden. Ein Vorteil der Reihenschlussmotoren ist ihr großes Anlaufmoment, ein Nachteil ihre starke Drehzahlabhängigkeit bei Änderung des Lastmomentes. Reihenschlussmotoren sollen deshalb nicht mit Leistungsreserve gewählt werden; denn die ungenutzte Mehrleistung hat eine (oft unerwünschte) Drehzahlerhöhung zur Folge. Für eine stufenlose Drehzahlregulierung eignet sich die "Barkhausenschaltung" mit Potentiometer. Bei einpolig reversierbaren Reihenschlussmotoren sind nur ca. 70 % der in dem Datenblatt angegebenen Leistungen zu erreichen.

Reibwert

Der Reibwert wird mit einer Zahl zwischen 0 und 1 beschrieben. Je höher, desto schwieriger ist ein Körper zu bewegen. Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über typische Reibwerte:

Reibwerte für gleitende Bewegungen

Reibwerte für Spindeln

Schneckengetriebe

sind Schraubgetriebe, die es gestatten, größere Übersetzungen in einem Zahneingriff unterzubringen. Es sind Übersetzungsverhältnisse bis 80 : 1 bei Einfachgetrieben 1.500 : 1 bei Zweifachgetrieben 150.000: 1 bei Dreifachgetrieben möglich.

Die Bewegungsübertragung erfolgt jeweils über zwei sich unter 90 ° kreuzende Achsen. Die Schnecken sind aus gehärtetem Stahl, die Schneckenräder aus hochfester Kupfer-Zinn-Legierung (Bronze) bzw. Hartfeinstgewebe. Schneckengetriebe haben durch die Gleit- und Wälzbewegung im Zahneingriff einen besonders ruhigen Lauf aber durch die entstehenden Reibverluste einen ungünstigen Wirkungsgrad. Deshalb muss bei Schneckengetrieben die thermische Belastbarkeit (Verlustleistung) berücksichtigt werden.

Spindelsteigung (häufig mit p abgekürzt)

Die Spindelsteigung ist der Weg, den die Spindelmutter und damit die Last zurücklegt, wenn die Spindel eine Umdrehung macht.

Stirnradgetriebe

sind Wälzgetriebe. Die Bewegungsübertragung erfolgt über parallele Achsen. Es werden Übersetzungsverhältnisse von 1,25 : 1 (zweistufig) bis 1.024: 1 (fünfstufig) erreicht. Stirnradgetriebe weisen stärkere Laufgeräusche als Schneckengetriebe auf, haben aber einen guten Wirkungsgrad (ca. 90% pro Stufe). Die Zahnräder sind aus einem oberflächengehärteten, verschleißfesten Stahl.

Tropenfestigkeit

Es gibt bis heute keine verbindlichen Vorschriften, Normen, Bestimmungen usw. zu den Begriffen: Tropenfestigkeit, Verrottungsbeständigkeit, Schimmelpilzbeständigkeit sowie Insekten- und Termitenfestigkeit für elektrische Maschinen.

Die bestehenden Normen und Normentwürfe (z.B. für Bauelemente elektronischer Geräte, für die Nachrichtentechnik, usw. ) können für elektrische Maschinen nicht sinnvoll angewendet werden. Vor allem ist hierin auch keinesfalls der Begriff "tropenfest" definiert. Die besonderen Beanspruchungen in tropischen und subtropischen Gebieten können in klimatischer und biologischer Hinsicht so unterschiedlich sein, dass diese von Fall zu Fall angegeben werden müssen.

Als wichtigste Kriterien für die "Tropenfestigkeit" können wohl die Einwirkungen von Feuchtigkeit und starken Temperaturschwankungen angesehen werden. Daher verwendete man bei den früher üblichen Tränklack-Imprägnierungen als Tropenschutz noch einen zusätzlichen Überzugslack. Die Wirksamkeit dieser Kombination wird durch die heute übliche Träufelharzimprägnierung übertroffen, die darüber hinaus den Vorteil einer besseren Verrottungs-, Schimmel-, Insekten-, und Termitenbeständigkeit aufweist. Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass es eine uneingeschränkte – "Tropenfestigkeit" nicht geben kann. Unsere Motoren sind, insbesondere hinsichtlich der verwendeten Isolationsmaterialien, für die aktiven Wicklungsteile und deren Anschlüsse so gefertigt, dass sie nach dem Stande der Technik ein hohes Maß an "Tropenfestigkeit" gewährleisten.

Verlustleistungen bei Getrieben

Die maximal zulässigen thermischen Verlustleistungen sind auf den einzelnen Datenblättern der Getriebe ersichtlich. Bei Kurzzeitbetrieb (S2) bis einige Minuten kann die Verlustleistung normalerweise unberücksichtigt bleiben. Für Aussetzbetrieb (S3) sind entgegen den angegebenen Werten um den Faktor X höhere Verlustleistungen möglich.

Vorgelege

Ein Vorglege ist eine zusätzliche Übersetzung zwischen dem Abtrieb des Motors bzw. Getriebemotors und Ihrer Last. Häufig werden Vorgelege mit Zahnriemen realisiert.

TIPP: In einigen Fällen kann man durch geeignete Wahl eines Vorgeleges das Getriebe am Motor ganz einsparen. Einfach durch Verwendung unterschiedlich großer Zahnriemenscheiben kann u. U. die gewünschte Übersetzung erreicht werden (max. 1:5).