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2. Praxisforum Elektrische Antriebstechnik

Trends und Lösungen für die elektrische Antriebstechnik

| Redakteur: Gerd Kucera

Analytisch berechnete Drehmomente unterscheiden sich nicht selten deutlich von den in der Praxis erzielten Werten – soweit zur Theorie. Auf dem Praxisforum Elektrische Antriebstechnik 2015, das die Fachzeitschrift Elektronikpraxis vom 24. bis 26. März 2015 in Würzburg veranstaltet, erklären 32 Top-Referenten Fehlerursachen, vermitteln Trends und diskutieren Best Practice-Beispiele der elektrischen Antriebstechnik.

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32 Top-Referenten und 21 Aussteller kommen im März 2015 zum Praxisforum Elektrische Antriebstechnik nach Würzburg.
32 Top-Referenten und 21 Aussteller kommen im März 2015 zum Praxisforum Elektrische Antriebstechnik nach Würzburg.
(Bild: VBM-Archiv)

Das dreitägige „Praxisforum Elektrische Antriebstechnik 2015“, welches die Fachzeitschrift Elektronikpraxis vom 24. bis 26.März 2015 im Vogel Convention Center in Würzburg (www.praxisforum-antriebstechnik.de) veranstaltet, besteht aus einem Kongresstag mit begleitender Ausstellung und zwei Foren-Tagen. 32 renommierte Referenten vermitteln komplexes interdisziplinäres Praxiswissen sowie Grundlagen und aktuelle Erkenntnisse aus Forschung und Entwicklung. Nachfolgen zwei beispielhafte Abstracts des kommenden Events.

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Referat Maxon Motor : Für die Performance und die Betriebskosten von Maschinen wird bereits mit der Wahl der Antriebstechnik ein wesentlicher Grundstein gelegt. „Die Antriebsdynamik bestimmt maßgeblich den maximalen Produktionsausstoß“, konstatiert Jürgen Wagenbach, Leiter Kundensupport Elektronik & Systemtechnik bei Maxon Motor, „die Präzision der Antriebsregelung beeinflusst die Qualität der produzierten Güter, beispielsweise die Maßhaltigkeit, und der Wirkungsgrad der Antriebe ist ein Teil der Energieeffizienz der gesamten Lösung.“

Hochdynamische Bewegungsvorgänge von Kleinantrieben bis 500 W

Die effektiv nutzbare Dynamik von Antrieben und das Reaktionsverhalten auf schnelle Sollwert-Änderungen hängen auch von der Taktrate des Positions- und insbesondere des Stromreglers ab. Typische Stromregler arbeiten mit Abtastzeiten von 0,1 ms (entspricht 10 kHz Reglertakt) und Positionsregler mit 1 ms (entspricht 1 kHz Reglertakt). Bei hochdynamischen Antrieben mit Beschleunigungszeiten von wenigen Millisekunden reicht diese Reglerdynamik nicht mehr aus.

Eine massive Erhöhung des Strom- und Positionsreglertakts um einen Faktor 10 erlaubt hochdynamische Bewegungsvorgänge von Kleinantrieben bis 500 W. „Der bisherige Widerspruch von extrem kurzen Beschleunigungszeiten und trotzdem hoher Präzision bei exakter Einhaltung des Bewegungsprofils – ohne Überschwingen – kann hiermit gelöst werden.“

Um die Vorteile von solchen Antriebslösungen vollumfänglich zu nutzen, müssen die anderen Systemkomponenten darauf abgestimmt sein. „Dazu gehören dynamische Motoren, präzise Positionserfassung, effiziente Regler-Optimierung und standardisierte Integration in bestehende SPS-Konzepte“, ergänzt Urs Kafader, Leiter Technische Ausbildung bei Maxon Motor. Die beiden Referenten zeigen in ihrem Vortrag, dass nur ein solcher systemischer Ansatz es erlaubt, die neue Technik mit kurzer Time-to-Market und geringem Entwicklungsrisiko in der Praxis umzusetzen.

Moderne Elektromotoren brauchen eine intelligente Ansteuerelektronik

Miniaturisierung, Kosten-Äquivalenz und Energieeffizienz sind weitere der facettenreichen Herausforderungen einer zeitgemäßen elektrischen Antriebstechnik. „Grundsätzlich geht es um die bestmögliche Adaptierung des Motion-Reglers an den Motor“, verdeutlicht Christian Seliger, Leiter der Entwicklung bei Turck Duotec, „moderne Elektromotoren brauchen eine intelligente Ansteuerelektronik; und intelligent bedeutet in diesem Zusammenhang auch bedarfsgerecht.“

Die aufeinander aufbauenden Vorträgen von Sven Bochmann (Turck Duotec GmbH) und Marco Neubert (EDC GmbH Electronic Design Chemnitz) zeigen die Miniaturisierung von Frequenzumrichtern mit einem intelligenten und modularen Power-Modul. Die Ansteuerlogik ist als ASIC realisiert. Beide Referenten zeigen Anforderungen an die ASIC-Entwicklung und die Herausforderungen der AVT (Aufbau- und Verbindungstechnik) für Leiterplattenbestücker. Voidfreies Vakuumlöten und Dickdrahtbonden sind Themen, die dabei u.a. für die Wärmeableitung auf engstem Raum mit vergossenen Bauteilen notwendig sind.

Miniaturisierung von Frequenzumrichtern

Praxisgerecht zeigen die Autoren die Möglichkeit zur Miniaturisierung von Frequenzumrichtern mit einem kompakten, intelligenten, modularen sowie integrierten Powermoduls bis 10 kW und 500-V-Weitbereichseingang. Ein Kernpunkt ist die Treiberschaltung zum Ansteuern eines Highside-Leistungsschalters (MOSFET, IGBT). Hierzu wird die Effizienz von Technologien untersucht, die mit einem ASIC kapazitiv, induktiv, optoelektronisch oder durch verschiedene Schaltungen mit integrierten Hochvolt-Transistoren erfolgen kann.

Für die Stückzahlanforderungen mittelständischer Unternehmen stellt die Verfügbarkeit eines kostengünstigen, spezifischen Powermoduls für verschiedene Frequenzumrichter-Anwendungen einen großen Nutzen dar.

Folgende weitere Themen erwarten die Teilnehmer: Chip-Lösungen für Motion Control, Grundlagen und Theoreme der elektrischen Antriebstechnik, Motorbauformen und Betriebsverhalten, Vor- und Nachteile von Antriebsreglern. (jup)

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