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Trends in der elektrischen Antriebstechnik

 

Dezentrale elektrischer Antriebe

Bei der Mehrzahl der heutigen elektrischen Antriebe werden die elektronischen Komponenten in einem Schaltschrank untergebracht. Das betrifft insbesondere das Leistungsteil (Stellglied) und Regelungselektronik (Antriebssteuerung). Sie sind damit vor schädlichen Umwelteinflüssen wie

• Schock- Stoß- und Vibrationsbelastung,
• Feuchtigkeit und
• Schadgasen

geschützt. Die elektronischen Komponenten können mit Lüftungsöffnungen versehen und durch einen Luftstrom gekühlt werden. Die Abführung der Verlustleistung, die die elektronischen Bauelemente hervorrufen, ist damit relativ einfach.

Die Anordnung der elektronischen Komponenten in einem Schaltschrank ist jedoch kostentreibend. Zum einen verursacht die Anschaffung des Schaltschrankes selbst Kosten, zum anderen ist die Montage und Verdrahtung der im Schaltschrank untergebrachten Antriebskomponenten mit Aufwand verbunden.

Abhilfe schaffen hier die dezentralen elektrischen Antriebe. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass die elektronischen Antriebskomponenten die schützende Umgebung des Schaltschrankes verlassen und in die Maschine integriert werden. Je nach Ausführung sind Leistungsteil und Regelelektronik

• in der Nähe des Motors oder
• bei konsequenter Dezentralisierung direkt auf dem Motor

montiert. Damit kann die Größe des Schaltschrankes verringert werden, in manchen Anwendungen entfällt er ganz.

Die vergleichsweise rauhen Umgebungsbedingungen in der Maschine verlangen im allgemeinen eine luftdichte Kapselung der elektronischen Bauelemente. Dezentrale elektrische Antriebe sind deshalb in einer hohen Schutzart ausgeführt. Die im Betrieb entstehende Verlustleistung bzw. Wärme kann damit nicht mehr so einfach abgeführt werden. Deshalb ist der Leistungsbereich der dezentralen Antriebstechnik heute auf ca. 15 kW Motorleistung begrenzt.

Möglichkeiten zur Erweiterung des Leistungsbereichs ergeben sich zukünftig durch den Einsatz neuartiger Leistungshalbleiter auf Basis Siliziumcarbid oder Gallium-Nitrid. Diese ermöglichen

• den Betrieb bei höheren Temperaturen,
• den Betrieb mit höheren Schaltfrequenzen und
• die Senkung der Verluste im Leistungsteil.