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Produktetrend Einmal alles, bitte!

| Autor: Simone Käfer

Der Lieblingstrend so manches Komponentenherstellers heißt „mein Wandel zum Systemanbieter”. Anhand von Antriebssystemen für einen Prüfstand und ein Fischereiboot zeigen wir Ihnen heute, was zwei Systemlieferanten zu bieten haben.

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Für Prüfstände von BIA lieferte Parker Hannifin Antriebskomponenten. Im Bild: platzsparendes Inline-Konstruktionsprinzip mit Servomotoren und Linearmotoren für Antrieb und Simulationsbewegungen.
Für Prüfstände von BIA lieferte Parker Hannifin Antriebskomponenten. Im Bild: platzsparendes Inline-Konstruktionsprinzip mit Servomotoren und Linearmotoren für Antrieb und Simulationsbewegungen.
(Bild: Parker Hannifin)
  • Parker Hannifin lieferte Synchron- und Asynchronmotoren, Frequenzumrichter, elektromechanische Linearaktorik für Bewegungen mit unterschiedlicher Dynamik sowie wasserbasierte Kühlsysteme.
  • Die Lösung von Control Techniques umfasst eine Reihe von Unidrive-M-Antrieben mit variabler Drehzahl, zusammen mit Motoren, Transformatoren, Bremswiderständen, Gleichrichtern und Generatoren.

Vielfalt ist etwas Schönes. Und Konkurrenz belebt das Geschäft. Allerdings gilt auch: Je mehr Teile in einer Maschine von unterschiedlichen Herstellern kommen, um so schwieriger wird die reibungslose Zusammenarbeit. Findige Unternehmen wollen dem Komponenten-Zusammenklauben ein Ende bereiten, indem sie ihr Kerngeschäft erweitern und sich Systemlieferant nennen. Von ihnen habe ich zwei Antriebshersteller für Sie ausgewählt. Unser Anwender der Woche ist BIA. Das französische Unternehmen stellt Prüfstände für die Automobil- und Luftfahrtindustrie her.

In den Getriebeprüfständen sind Hochgeschwindigkeitsmotoren mit Kühlsystemen sowie präzise Aktorik verbaut, in diesen Fällen Linearmotoren. Für die Bewegung und den Antrieb großer Massen sind außerdem Hydraulikaggregate erforderlich. BIA suchte einen Systempartner, dessen Sortiment die benötigten Komponenten abdeckte und flexibel sowie präzise genug war und der natürlich die geforderte Qualität liefern konnte. Die Wahl fiel auf Parker Hannifin.

Umfangreiche Simulationen

Um das Zusammenspiel von Verbrennungsmotoren und Getrieben zu simulieren, nutzt BIA die MGV-Hochgeschwindigkeits-Servomotoren von Parker. Die asynchronen Direktantriebe lassen bei einer Leistung bis 230 kW die an Prüfständen geforderten Geschwindigkeiten bis 45.000 min–1 zu, ohne dass ein mechanisches Getriebe oder eine Riemenübersetzung zwischengeschaltet werden muss. Um eine möglichst hohe Präzision zu erreichen, erfolgt die Ansteuerung der Motoren nach Drehzahl und Drehmoment in einem geschlossenen Regelkreis. So eignen sie sich sowohl für Prüfsimulationen des Stadtverkehrs als auch des Rennbetriebs.

Ein in das Motorgehäuse integriertes Wasserkühlsystem verkleinert die Komponente und sorgt für einen leiseren Betrieb. Mit diesem Inline-Konstruktionsprinzip konnte BIA kompakte Gesamtabmessungen erzielen. Gleichzeitig können Getriebe mit der Simulation von Dieselmotoren getestet werden. Da die Trägheit des eingesetzten MGV-Motors gering ist, wird der Umgang mit entsprechenden Beschleunigungs- und Verzögerungswerten vereinfacht. Die Asynchronmotoren der Baureihe MS wurden für eine Leistung bis 500 kW bei einer konstanten Geschwindigkeit von 100 min–1 entwickelt. Im Betrieb mit den BIA-Prüfständen müssen die MS-Motoren einen überwiegend mittleren Geschwindigkeitsbereich ohne besondere Anforderungen an die Beschleunigung abdecken, beim Einsatz mit niedrigeren Geschwindigkeiten werden sie bedarfsbezogen mit einem Kühlgebläse ausgestattet.

Die zwei Persönlichkeiten eines FUs

Zur Ansteuerung der MGV- und MS-Motoren setzt BIA die Frequenzumrichter (FU) der Baureihe AC890 ein. Sie können entweder als „Motor“ oder als „Generator“ betrieben werden. So übernimmt ein Motor getriebeeingangsseitig die Simulation eines Dieselmotors. Am Getriebeabgang hingegen simulieren die Motoren die im Realbetrieb angetriebenen Räder.

Für die Dauerlaufprüfung des Getriebes, die Betätigung des Schalthebels und das Einlegen der Gänge nutzt BIA die Linearmotoren ETT. Über ein rechtwinklig angeordnetes Gestänge führen sie die H-Schaltkulisse nach. Dabei war die Kundenanforderung nach einer Positioniergenauigkeit von 0,5 mm und einer Wiederholgenauigkeit von 0,05 mm zu erfüllen.

Kühlsysteme für Öl und Wasser

Die Kühlung der MGV-Servomotoren übernimmt Hiross Hyper Chill Plus. Durch seine geschlossenen Kältekreise ist das Kühlsystem für öl- oder wasserbasierte Fluide niedriger Viskosität geeignet und für Einsatzbereiche von der einfachen Wärmeableitung bis zur aktiven Temperaturregelung ausgelegt. Das entspricht der Kernanforderung an Prüfstände für unterschiedliche Komponenten und Aggregate in der Automobilindustrie, die BIA stellt.

Das nachhaltige Fischerboot

Der zweite Systemanbieter aus der Welt der Antriebe ist Control Techniques. Auch er stellt sich mit einer Anwendung vor. Die MDV-1 „Immanuel” ist ein Doppelnetz-Fischereiboot. Es wurde für die Masterplan Sustainable Fishing Foundation (MDV) entwickelt, die sich für nachhaltigen Fischfang einsetzt. Beispielsweise spart es bis 80 % Kraftstoff und Emission gegenüber herkömmlichen Fischtrawlern. Die „Immanuel” treibt ein dieselelektrisches Aggregat mit einem Generator mit variabler Drehzahl und einem DC-Bus an.

Durch den Antrieb wird der Generator sehr effizient betrieben, bei Drehzahlen zwischen 800 und 1200 min–1. Das Schiff kann so mit zwei anstatt drei Generatoren ausgestattet werden. Die „Immanuel” hat auch nur einen Generator in Betrieb, anstatt zwei. Der größere Generator mit 500 kW wird während der Fahrt und beim Fischfang eingesetzt; der kleinere mit 117 kW ist ein Notgenerator, der das Schiff mit geringerer Geschwindigkeit zurück an Land bringt.

Das System basiert auf einem wassergekühlten 400-kW-Permanentmagnetmotor mit 120 min–1 für den Hauptpropeller anstatt auf einem herkömmlichen Dieselmotor. Neben dem höheren Wirkungsgrad zählen zu den weiteren Vorteilen die kleinere Baugröße und der Wegfall eines Inline-Getriebes mit Übertragung. Hinzu kommt, dass Stoßbelastungen durch den Motorcontroller elektrisch absorbiert werden. Dies macht den Generator stabiler und energieeffizienter sowie leiser. Auch weniger Vibrationen entstehen. Das gesamte System ist nahezu wartungsfrei.

Im Tandem mit dem Antrieb

Vier Unidrive-M-Antriebe von Control Techniques mit variabler Drehzahl arbeiten im Tandembetrieb mit dem Antriebsmotor. Eine weitere Einheit steht für den Antrieb des Drehtransformators bereit, ebenso für die Hydraulikpumpe, Spülpumpe, Motorraumbelüftung, das Laderaum-Kühlsystem sowie zwei Einheiten für die Schleppnetzwinden. Die Netzwinden müssen ein elektrisches Kabel mit ein- und ausführen, bei stabiler Zugkraft (ohne Bruch), aber unter Berücksichtigung des Seegangs.

Zu den weiteren Produkten, die bereitgestellt wurden, zählten ein Motor/Generator-Transformator von Leroy-Somer für das elektrische Bordsystem, ein Bremswiderstand für das Energieerzeugungssystem, Gleichrichter für den gemeinsamen DC-Bus, ein 12-Puls-Transformator für variable Frequenzen sowie Haupt- und Hilfsgeneratoren von Leroy-Somer.

Der Service zur Hardware

Neben den Antriebskomponenten steuerte Control Techniques & Leroy-Somer auch die Entwicklungsarbeit, Dokumentation, Tests, den Aufbau, Schulung und die Betriebssoftware für den Antrieb bei – nicht nur zur Steuerung der SPS, sondern auch die Anwendungssoftware zur Steuerung der Frequenzregler des Antriebsmotors und Drehtransformators.

Um den Klirrfaktor zu reduzieren, empfahl Control Techniques ein elektrisches System, das einen 12-Puls-Trenntransformator verwendet. Schaltregler und Generatoren sollen ein breit angelegtes redundantes System garantieren, ohne elektrische Störungen im Bordnetz und den Instrumenten zu verursachen.

Der Aufbau lief nach Plan und die „Immanuel” konnte pünktlich auslaufen. Nach acht Monaten Fischereitätigkeit zeigten sich durchweg beste Werte, das Schiff eignet sich für effizientes Fischen von Scholle und Seezunge mit einer Kapazität von 850 Kisten. Die Systeme zur Steuerung und Überwachung arbeiten so gut, dass die „Immanuel” selbst dann profitabel ist, wenn der Ölpreis hoch ist.

Sie haben kürzlich auch ein neues Produkt in Ihr Unternehmen eingeführt oder einen Service getestet und möchten Ihre Erfahrungen teilen? Dann werden Sie unser Anwender der Woche. Schreiben Sie an: simone.kaefer@vogel.de

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Über den Autor

 Simone Käfer

Simone Käfer

Redakteurin für Additive Fertigung und Werkstoffe