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antriebstechnik 11/2016

antriebstechnik 11/2016

FVA AKTUELL Integration

FVA AKTUELL Integration eines di/dt-Ausgangs in Standard-Stromwandler Erweiterte Lebensdauerprognose für Elastomerbauteile In diesem Forschungsprojekt wurde untersucht, ob Stromwandler dahingehend modifiziert werden können, dass sie neben dem Strom- auch ein Stromableitungssignal zur Verfügung stellen. Dies würde ermöglichen, die Ableitung der Phasenströme von Drehfeldmaschinen zur Positionsschätzung des Rotors bei der geberlosen Regelung heranzuziehen ohne dabei einen zusätzlichen Stromableitungssensor in den Antrieb integrieren zu müssen. Zunächst wurde dabei der Halleffekt-Kompensationsstromwandler hinsichtlich der Möglichkeit Forschungsvorhaben ein Ableitungssignal zu erhalten, FVA 698 I untersucht. Dabei wurde festgestellt, IGF-Nr. 17814 N dass die Ausführung des Reglers, der dafür sorgt, dass kein Gesamtmagnetfeld im Eisenkern des Stromsensors vorliegt, eine entscheidende Rolle spielt. Wird dieser Regler als PI-Regler ausgeführt, lässt sich mithilfe des Endwertsatzes zeigen, dass sich im stationären Zustand, also einer konstanten Steigung des Messstroms, ein konstantes Magnetfeld im Eisenkern einstellt. Unter diesen Umständen liefert der Hallsensor, der das Magnetfeld erfasst, eine konstante Ausgangsspannung, welche von der Steigung des Messstroms abhängt. Folglich ermöglicht die Hallspannung direkte Rückschlüsse auf die Ableitung des Messstroms. Es gilt also der Zusammenhang, wobei der Steigung des Messstroms entspricht. Zu berücksichtigen ist hierbei allerdings, dass die Einschwingzeit der Hallsensorspannung maßgeblich von Geometrie- und Reglerparametern des Sensors abhängt. Die Untersuchung eines kommerziell erhältlichen Halleffektkompensationswandlers ergab, dass selbst bei Vernachlässigung begrenzender Faktoren, wie z.B. der Bandbreite der Elektronik, sich das Hallspannungssignal zu langsam einschwingt, um daraus auf die linearen Stromsteigungen im Umrichterbetrieb schließen zu können. Anschließend wurde eine modifizierte Version eines magnetoresistiven Stromwandlers mit zusätzlichem Stromableitungssignal von Sensitec getestet. Das Ableitungssignal dieses Prototyps zeigte gute dynamische Eigenschaften, sodass sich auch im Umrichterbetrieb eingeschwungene Gleichspannungssignale am Ableitungsausgang auswerten lassen können. Allerdings reagiert der Prototyp sehr empfindlich auf eingestreute Störungen, sodass bei den Experimenten zusätzliche Störungen auf dem Ableitungssignal sichtbar wurden. Daher ist eine besonders EMV-freundliche Einbindung des Wandlers wichtig, bevor dieser zur geberlosen Regelung (im geschlossenen Regelkreis) verwendet werden kann. Das IGF-Vorhaben 17814 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Forschungsvorhaben FVA 435 IV IGF-Nr. 17905 N In der Antriebstechnik werden Elastomerbauteile heutzutage zum Dämpfen von Kraft- oder Drehmomentstößen und zur Lösung schwingungstechnischer Problemstellungen (Resonanzdurchfahrten, Verschiebung von Eigenschwingungen) eingesetzt. In der Regel werden sie in funktions- und sicherheitsrelevanten Baugruppen verbaut, weshalb hohe Anforderungen bezüglich der Betriebsfestigkeit und Lebensdauer an das Bauteil gestellt werden. Dabei muss der Konstrukteur nicht nur die auf das Bauteil wirkenden mechanischen sondern auch die thermischen Beanspruchungen bei der Auslegung mit berücksichtigen. Eine auf dieser Basis getroffene präzise Vorhersage der Bauteillebensdauer kann Austauschintervalle vergrößern und somit zur Materialeinsparung beitragen, um letztendlich Kosten zu reduzieren. Neben der mechanischen und thermischen Beanspruchung wirken viele weitere Einflüsse auf das Ausfallverhalten der Elastomerelemente, was eine Berücksichtigung in Prognosemodellen erschwert. An der Universität Duisburg-Essen wurde ein Lebensdauerprognosemodell entwickelt, welches auf der Basis einer nichtlinearen Schadensakkumulation die mechanische Bauteilbelastung zur Vorhersage von Bauteillebensdauern heranzieht. Dieses Modell wurde hinsichtlich des Temperatureinflusses, also der thermischen Beanspruchung erweitert und ist nun dazu in der Lage beliebige Belastungsreihenfolgen mechanischer und thermischer Natur miteinander zu verknüpfen und somit anwendungsspezifische Lebensdauerprognosen für das Bauteil zu leisten. Dafür wurden Lebensdauerprüfungen mit geregelter Dämpfungsleistung an Elastomerkupplungen durchgeführt. Diese Versuchsführung ermöglicht es, die Bauteiltemperatur über den gesamten Versuchszeitraum konstant zu halten und einen Einfluss der Temperatur auf Kennwerte und Lebensdauer separat zu betrachten. Da das Modell durch Lebensdauerprüfungen an realen Bauteilen kalibriert werden muss, wurden Lastkollektivversuche (LKV) zur Reduzierung von Prüfaufwand zur Kalibrierung herangezogen. Die Mittelwerte der Schädigungsverläufe der Einstufenversuche (ESV) zeigen gute Übereinstimmung mit den prognostizierten Schädigungsverläufen. Das IGF-Vorhaben 17905 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autoren: M.Sc. Maurice Mistler, Institut für Produkt Engineering (ipe) Konstruktion u. Kunststoffmaschinen, Universität Duisburg-Essen Kontakt: Dirk Arnold (FVA) Tel.: 069/6603-1632 Autoren: Darshan Manoharan, Elektrische Antriebssysteme und Leistungselektronik (EAL), Technische Universität München Kontakt: Dirk Arnold (FVA) Tel.: 069/6603-1632 Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt Tel.: 069 / 6603-1515 E-Mail: info@fva-net.de Internet: www.fva-net.de 6 antriebstechnik 11/2016

MAGAZIN SKF in Deutschland bekommt neuen Geschäftsführer Martin Johannsmann, Sprecher der Geschäftsführung bei SKF Marine in Hamburg und Chef der Business Unit Marine, wechselt zum 1. Januar 2017 nach Schweinfurt. Er übernimmt den Vorsitz der Geschäftsführung der deutschen SKF und wird gleichzeitig Chef des SKF Industrievertriebs für Zentraleuropa und Russland. Er löst damit Manfred E. Neubert ab, der den Posten seit 2007 inne hat und mit dem Jahreswechsel in den Ruhestand geht. Johannsmann ist studierter Maschinenbauingenieur mit dualer Ausbildung zum Betriebswirt. Er kam im Jahr 2004 zu SKF Marine, das damals noch Blohm + Voss Industries hieß, und startete dort als Bereichsleiter Schiffstechnik. Davor war er zehn Jahre bei Friedrich Kocks in Bremen beschäftigt, zuletzt als Gesamtgeschäftsführer. Nach seinem Wechsel wird Mathias Rusch neuer Sprecher der Geschäftsführung bei SKF Marine – derzeit ist er dort COO. Die Leitung der Business Unit Marine übernimmt David L.H. Johansson. www.skf.com 13 Mio. EUR am Standort Mülheim investiert Der Automatisierungsspezialist Turck hat im September in Mülheim a. d. Ruhr eine neue Vertriebs- und Marketingzentrale eröffnet. Auf dem Grundstück neben der Firmenzentrale an der Witzlebenstraße ist in den vergangenen zwei Jahren ein architektonisch anspruchsvolles Gebäude mit rund 4 200 m 2 Büround Repräsentationsfläche entstanden, das von einem campusartigen Park umgeben ist. Verantwortlich für Planung und Realisierung war das Architekturbüro Eller + Eller. Die Investition in den Bau belief sich auf 13 Mio. EUR. Bei der Einweihung mit den Turck-Geschäftsführern Ulrich Turck (Bild l.) und Christian Wolf (r.) war auch die nordrhein-westfälische Ministerpräsidentin Hannelore Kraft (M.) zu Gast. Sie erklärte: „Turck ist ein sehr gutes Beispiel dafür, wie Familienunternehmen mit einer langfristigen Strategie erfolgreich sind, indem sie rechtzeitig in neue Technologien und Infrastruktur investieren und so für anhaltendes Wachstum und Innovationsfähigkeit sorgen.“ Das Gebäude ist Teil einer Reihe Investitionen von insgesamt 100 Mio. EUR, die das Unternehmen in den vergangenen vier Jahren getätigt hat. Dazu gehörte außerdem die Erweiterung von Fertigungs- und Entwicklungsstandorten im sauerländischen Halver, im sächsischen Beierfeld, in Delémont in der Schweiz, in Minneapolis (USA) und in Saltillo (Mexiko). www.turck.com Die Wirtschaft braucht neue Motoren. Wir bauen sie. SPS IPC Drives Nürnberg 22.–24. November 2016 Halle 1, Stand 100 Würde die Wirtschaft durch Motoren angetrieben, wären diese von maxon. Denn unsere zuverlässigen, effizienten und starken Antriebssysteme leisten auch in schwierigen Zeiten perfekte Arbeit und sorgen dank ihrer einzigartigen Qualität weltweit für zufriedene Kunden. Jeder Antrieb wird dabei nach persönlichen Wünschen konfiguriert. Und so steht maxon seit über 50 Jahren für massgeschneiderte Präzision sowie ein breites Netzwerk, das die hohen Schweizer Standards auf der ganzen Welt garantiert. www.maxonmotor.de

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