Auswahl des Gleichstrommotors

Die Frage nach der Wahl von Gleichstrommotoren stellt sich am häufigsten dann, wenn der Antrieb variabel ist und daher dem Elektromotor die Anforderung gestellt wird, die Drehzahl innerhalb bestimmter Grenzen zu ändern.

Es ist bekannt, dass Gleichstrommotoren deutlich bessere Möglichkeiten zur Drehzahlregelung bieten als Wechselstrommotoren. Allerdings ermöglicht der Einsatz elektronischer Frequenzumrichter in Elektroantrieben seit Kurzem auch den Einsatz von Asynchronmotoren in Wechselstromantrieben. Es ist durchaus möglich, dass in naher Zukunft Induktionsmotoren mit variabler Frequenz die Gleichstrommotoren fast vollständig ersetzen werden.

Bei Gleichstrommotoren mit paralleler Erregung kann eine Drehzahlregelung im Bereich von 1:3 oder sogar mehr einfach und wirtschaftlich erreicht werden, wenn die Elektromotoren von eigenen Generatoren angetrieben werden (z. B. mit einem System „Generator – Motor“ oder einem „Start-up“) »Systemakkorde und Zähler») wird eine Anpassung in einem noch größeren Bereich (1:10 und höher) möglich.Bei Verwendung quadratischer Systeme ist es möglich, die Einstellgrenzen auf 1:150 und mehr zu bringen.

Gleichstrom bietet auch einige Vorteile für den Antrieb eines Schwungrads für Stoßbelastungen und in einigen Fällen für Hebeanwendungen, bei denen abhängig von der Größe der zu hebenden Last hohe Anlaufdrehmomente und eine automatische Geschwindigkeitsregelung erforderlich sind.

Angesichts der positiven Eigenschaften von Gleichstrommotoren sind auch deren gravierende Nachteile gegenüber Wechselstrommotoren zu berücksichtigen, nämlich:

a) die Notwendigkeit von Gleichstromquellen, die spezielle Umwandlungsgeräte erfordern,

b) der hohe Preis der Elektromotoren und Geräte selbst,

c) große Größe und Gewicht,

d) große Komplexität der Operation.

Dadurch erhöhen sich sowohl die Investitionskosten als auch die Betriebskosten für Gleichstrommotoren erheblich, sodass der Einsatz letzterer allein durch die Antriebseigenschaften gerechtfertigt sein kann.

Für variable (in weiten Grenzen) Gleichstromantriebe werden hauptsächlich Motoren mit paralleler Erregung und in einigen Fällen, wenn eine charakteristische Enthärtung erforderlich ist, Motoren mit gemischter Erregung verwendet. Sehen: Gleichstromkreise und ihre Eigenschaften

Gleichstrommotoren mit Reihenerregung werden nur in komplexen Hebe- und Transportgeräten eingesetzt.

Die Drehzahlregelung parallelerregter Gleichstrommotoren kann entweder durch Variation der angelegten Spannung oder durch Variation der Größe des Magnetflusses erfolgen.Eine Spannungsänderung mit einem Rheostat im Anker ist unwirtschaftlich, da die Verluste in diesem Fall proportional zum Grad der Regelung ansteigen. Daher ist diese Regelungsmethode nur für Einzelantriebe mit geringer Leistung zulässig.

In diesem Fall ist der Regelspielraum nicht groß, da eine übermäßige Reduzierung der Drehzahl zu einem instabilen Betrieb des Elektromotors führt. Am wirtschaftlichsten ist die Anpassung durch Änderung der dem Elektromotor zugeführten Spannung.

Zur Verwaltung dieses Verfahrens sind zwei Systeme bekannt.

• mit einem Generator (System „Generator – Motor“),

• mit zwei geregelten Generatoren (System „Vereinbarung – Einbeziehung eines Zählers“).

Beide Systeme ermöglichen gleichermaßen eine Änderung der Spannung an den Anschlüssen des laufenden Elektromotors in einem weiten Bereich von 0 bis Unom und damit eine stufenlose und stufenlose Änderung der Drehzahl. Zu den Vorteilen des ersten Systems zählen die geringeren Kosten sowohl für Generatoren als auch für Schaltgeräte.

Die Regelung der Drehzahl des Gleichstrommotors durch parallele Erregung durch Änderung des Magnetflusses ist nur „nach oben“ möglich, innerhalb von höchstens 1:3 (seltener 1:4). Falls erforderlich, müssen wir zu den oben genannten Spannungsregulierungssystemen übergehen, um weitergehende Regulierungsgrenzen (1:5, 1:10) zu haben. Bei Elektromotoren mit geringer Leistung kommt eine gemischte Spannungs- und Stromregelung zum Einsatz.

Üblicherweise werden die Steuerung sowie die Art und Eigenschaften der Elektromotoren bei der Auslegung des Elektroantriebs festgelegt und unterliegen in der Regel der Abstimmung mit den Elektrotechnikunternehmen.

Die zulässige Überlastung von Gleichstrommotoren wird durch die Betriebsbedingungen bestimmt und beträgt 2 bis 4 pro Drehmoment, wobei die untere Grenze für parallel erregte Motoren und die obere Grenze für reihenerregte Motoren gilt.

Bei der Auswahl von Elektromotoren müssen wir darauf achten, dass ihre Drehzahl mit der Drehzahl der Arbeitsmaschine übereinstimmt. In diesem Fall ist eine möglichst kompakte direkte Anbindung der Maschine an den Elektromotor möglich und die bei Zahnrädern oder flexiblen Getrieben unvermeidlichen Leistungsverluste entfallen.

Gleichstrommotoren der Normalbaureihe werden für Nenndrehzahlen von 1000, 1500 und 2000 produziert. Motoren mit Drehzahlen unter 1000 kommen selten zum Einsatz. Bei gleicher Leistung weisen Motoren mit höherer Drehzahl ein geringeres Gewicht, geringere Abmessungen und geringere Kosten sowie höhere Effizienzwerte auf.

Die Auswahl von Gleichstrommotoren für die Leistung erfolgt auf die gleiche Weise wie bei Wechselstrommotoren. Die Wahl der Motorleistung sollte entsprechend der Art der Belastungen der angetriebenen Maschine erfolgen.