Frequenzumrichter Elektrische Umrichtertechnik wird mobil

In der industriellen Automation haben sie längst einen wichtigen Platz eingenommen: elektrisch geregelte Antriebe. Anders sieht es in der mobilen Automation aus. In diesem speziellen Bereich der Automation spielte diese Antriebsform in der Vergangenheit keine Rolle. Die Jetter AG hat in den letzten Jahren erheblichen Entwicklungsaufwand geleistet, um diese Technologie nun auch für mobile Arbeitsgeräte verfügbar zu machen.

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Die Anforderungen in der mobilen Automation an elektrische und elektronische Komponenten sind hart. Sie sind häufig großen Temperaturschwankungen, Vibrationen, Flüssigkeiten und Schmutz ausgesetzt. Aus diesem Grund wurden bei den Antrieben für mobile Arbeitsmaschinen in der Vergangenheit hydraulische Systeme eingesetzt. Sie sind robust sind und haben häufig große Lasten zu bewegen. Geht es jedoch darum, eine dynamische Regelung zu realisieren, stoßen hydraulische Systeme an ihre physikalischen Grenzen. Dann macht der Einsatz eines elektrischen Antriebs Sinn.

An dieser Stelle sei festgehalten, dass es bei der Gegenüberstellung von elektrischer und bisheriger, im Mobilbereich oft verwendeter hydraulischer Antriebstechnik nicht darum geht, diese Technologie schlecht zu reden. Sie wird auch in Zukunft ihren Platz in der mobilen Antriebstechnik haben. Es existieren allerdings mehrere Anwendungsfälle, bei denen sich der Einsatz elektrischer Antriebstechnik lohnt. Die Vorteile dieser Technologie liegen vor allem im Wirkungsgrad und in der höheren Reaktionsfähigkeit bei Geschwindigkeitsänderungen, was die Regelgüte erheblich verbessert. Durch den besseren Wirkungsgrad der elektrischen Antriebe, lässt sich auch die CO₂-Bilanz verbessern. Die Elektrik wird die Hydraulik in der nahen Zukunft aus Kostengründen kaum verdrängen, daher sind auch Kombinationsmöglichkeiten der beiden Technologien denkbar.

Elektrische Antriebsregler für mobile Anwendungen sind hinsichtlich des Hardware-Aufbaus und der Motoransteuerung im Prinzip mit den in der Industrieautomation verwendeten Antriebsreglern identisch. Der von Jetter vorgestellte Antriebsregler JMM-5000 kann mit einer Gleichspannung (Zwischenkreisspannung) oder Wechselspannung gespeist werden. Diese wird von einem Generator erzeugt. Bei einem Traktor wird er normalerweise mechanisch von der Zapfwelle angetrieben. Anhand der Drehzahlsollwerte und der Informationen, die die Rückführung des Motors liefert, in der Regel ein Resolver, wird ein elektronisches Drehfeld (Kommutierung) an den Statorspulen des Synchronmotors erzeugt. Der Rotor aus starken Permanentmagneten folgt diesem Drehfeld. Bei einer Bremsung des Antriebs wird die Energie wieder in den Zwischenkreis zurückgespeist.

Alternativ lassen sich am JMM-5000 auch Asynchronmotoren betreiben. In diesem Fall wird der Umrichter mit einer Wechselspannung von bis zu 560 Volt gespeist. Die Motoren können sowohl ohne Rückführung ungeregelt im U/f-Betrieb als auch mit Rückführung mit Vektor-Regelung angesteuert werden.

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