5. Bremsverfahren und Einsatzm|glichkeiten elektrischer Maschinen

Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten el.
Maschinen
5-1
%UHPVYHUIDKUHQXQG(LQVDW]P|JOLFKNHLWHQHOHNWULVFKHU0DVFKLQHQ
%UHPVYHUIDKUHQEHL*OHLFKVWURPPRWRUHQ
Von einem elektrischen Antrieb wird oft verlangt, dass er den Bremsvorgang übernimmt. Die
bremsende Gleichstrommaschine arbeitet als Generator, wobei prinzipiell sowohl Nutzbremsung
mit Rücklieferung der Energie ins Netz als auch Verlust- oder Widerstandbremsung möglich sind.
:LGHUVWDQGVEUHPVXQJ
Zur Widerstandsbremsung wird die Ankerwicklung über einen Widerstand kurzgeschlossen und die
Erregerwicklung fremderregt (%LOG).
%LOG3ULQ]LSVFKDOWELOGGHU:LGHUVWDQGVEUHPVXQJ
Umso größer die Bremswirkung, desto kleiner ist der Bremswiderstand, weil so mit kleiner
Spannung ein ausreichend großer Bremsstrom fließen kann. Zu klein darf der Widerstand aber nicht
sein, weil sonst die Verlustwärme den Motor gefährdet.
Einsatzgebiete: Bei Gleichstrommotoren als Bremse
Vorteil: einfache Steuerung
Nachteil: keine Haltbremsung
1XW]EUHPVXQJ
Bei der Nutzbremsung wird die elektrische Energie ins Netz zurückgespeist und dient zum Laden
von Batterien oder zur Speisung anderer Verbraucher.
X2EE, TECEN
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten elektrischer
Maschinen_Stud
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten el.
Maschinen
Die Nutzbremsung verlangt, dass 8 > 8 ist.
5-2
mit:
8 : generatorische erzeugte Spannung
8 : Netzspannung
Dies ist nur möglich, wenn die Drehzahl über der Nenndrehzahl ist, dies wird z.B. erreicht bei der
Talfahrt einer Bergbahn. Bei Gleichstromantrieben die über Stromrichter gespeist werden, ist die
Nutzbremsung praktisch bis zum Stillstand möglich, da die Ankerspannung kontinuierlich
verringert wird und der Stromrichter im Wechselrichterbetrieb arbeitet.
%LOG1XW]EUHPVXQJPLW)UHPGHUUHJWHP*OHLFKVWURPPRWRU
Beispiel:
(LQ1HEHQVFKOXVVPRWRUEUDXFKW]XP+HEHQHLQHU/DVWN:PHFKDQLVFKH/HLVWXQJ6HLQ
:LUNXQJVJUDGEHWUlJWGHU:LUNXQJVJUDGGHU:LQGHEHWUlJW:LHJUR‰LVWGLH
/HLVWXQJVDXIQDKPHGHV0RWRUVEHLP+HEHQ":LHJUR‰LVWGLH1XW]OHLVWXQJGLHGHU0RWRUDOV
*HQHUDWRULP6HQNEHWULHEDQGDV1HW]]XUFNJLEWZHQQJOHLFKHU0DVFKLQHQZLUNXQJVJUDG
YRUDXVJHVHW]WZLUG
X2EE, TECEN
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten elektrischer
Maschinen_Stud
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten el.
Maschinen
5-3
Demoversuch:
X2EE, TECEN
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten elektrischer
Maschinen_Stud
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten el.
Maschinen
5-4
%UHPVYHUIDKUHQEHL'UHKVWURPDV\QFKURQPRWRUHQ
0HFKDQLVFKH%UHPVXQJ
Mechanische Bremsen können am Motor angebaute, elektrisch betätigte Magnetbremsen sein. Sie
sind als Kegel-, Bachen-, oder Lamellenbremsen ausgebildet. Meist sind sie so aufgebaut, dass sie
durch Federkraft anziehen und elektrisch gelüftet werden. Bei Netzausfall zieht die Bremse dann
aus Sicherheitsgründen an, so dass der Motor stillgelegt wird.
%UHPVPRWRU
Prinzip: Bild 3 zeigt eine mechanische Bremse, die durch einen Bremslüftmagneten betätigt wird.
Der Elektromagnet bewirkt, dass sich die Bremse nur löst, wenn die Wicklung des Magneten vom
Strom durchflossen wird. Bei Stromausfall wird die Bremse mithilfe der Zugfeder betätigt.
%LOG3ULQ]LSGHUPHFKDQLVFKHQ%UHPVH
Elektrisches Schaltbild:
%LOG6FKDOWELOGGHUPHFKDQLVFKHQ%UHPVH
X2EE, TECEN
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten elektrischer
Maschinen_Stud
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten el.
Maschinen
5-5
6WRSSPRWRU
Der Stoppmotor mit Verschiebeanker und eingebauter mechanischer Bremse ist weit verbreitet. Bei
diesem drückt im Ruhezustand die Bremsfeder (3) eine auf der Welle befestigte Bremsscheibe (5)
gegen die Bremsbacken (4). Im Gegensatz zum normalen Asynchronmotor sind beim Stoppmotor
die Ständerbohrung (2) und das Läuferblechpaket (1) kegelig ausgebildet. Beim Einschalten des
Motors wirkt die im Luftspalt entstehende magnetische Kraft so, dass der Läufer in die
Ständerbohrung gezogen wird. Die Bremse ist gelöst.
In Bild 5 sind einmal die Laufstellung (L) und die Bremsstellung (B) dargestellt.
%LOG6WRSSPRWRU
Praktische Anwendung: Die mechanische Bremse kommt bei Dreh-, Wechsel-, und
Gleichstrommotoren zum Einsatz.
Einsatzgebiete:
Werkzeugmaschinen und kleine Hebemaschinen
Beispiele:
• Deckenkran: Beim Deckenkran dient die Bremse dazu, dass die Last bei Stromausfall nicht
herabfallen kann.
• Kreissäge: Bei der Kreissäge gibt es eine gesetzliche Vorschrift die besagt, dass das
Sägeblatt innerhalb von 15s stillstehen muss.
• Steilförderband: aufliegende Lasten würden bei Stromausfall zurücklaufen.
Vorteil: keine thermische Belastung.
Nachteil: mechanischer Verschleiß.
(OHNWULVFKH%UHPVXQJ
Die elektrischen Bremsverfahren beruhen auf der Bremswirkung eines vom Induktionsstrom
durchflossenen Leiters im Magnetfeld und arbeiten daher verschleiß- und wartungsfrei.
'LH*HJHQVWURPEUHPVXQJ
'LH*HJHQVWURPEUHPVXQJLVWIU.lILJOlXIHUPRWRUHQGDVHLQIDFKVWHXQGJHEUlXFKOLFKVWH%UHPVYHUIDKUHQ=XP
6WLOOVHW]HQGHV$QWULHEVZHUGHQ]ZHL0RWRUOHLWXQJHQ]%PLWKLOIHYRQ6FKW]HQVWHXHUXQJHQYHUWDXVFKWVRGDVV
VLFKGHU8PODXIVLQQGHV'UHKIHOGHVlQGHUW
Bild 6). Der Motor arbeitet im Bremsbetrieb (Gegenlauf) und entwickelt ein starkes Bremsmoment.
Damit er über den Stillstand hinaus nicht in entgegengesetzter Drehrichtung wieder hochläuft, muss
X2EE, TECEN
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten elektrischer
Maschinen_Stud
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten el.
Maschinen
5-6
die Netzspannung bei Stillstand abgeschaltet werden. Dies geschieht durch einen mit der
Motorwelle gekuppelten Brems- oder Drehzahlwächter.
%LOG6FKDOWELOGGHU*HJHQVWURPEUHPVXQJ
Praktische Anwendung: Die Gegenstrombremsung kommt bei Dreh-, Wechsel-, und
Gleichstrommotoren zum Einsatz.
Einsatzgebiete:
kleine Hebemaschinen und Werkzeugmaschinen
Vorteil: einfache Steuerung
Nachteil: keine Haltbremsung.
*HQHUDWRULVFKH%UHPVXQJ
Beim generatorischen Bremsen wird der Motor von der Last angetrieben und arbeitet als
Asynchrongenerator. Die Drehzahl des Motors/Generators muss hierbei größer sein als die
Drehfelddrehzahl sein. Dies bedeutet, dass der Generator mit übersynchroner Drehzahl
(Läuferdrehzahl > Drehfelddrehzahl) betrieben wird. Die Drehfelddrehzahl ist durch die
Netzfrequenz bestimmt, dadurch kann die Maschine nur bis zur synchronen Drehzahl abgebremst
werden. Um die Maschine bis zum Stillstand abzubremsen, setzt man Frequenzumrichter ein, um
die Speisefrequenz des Drehfeldes, und somit die Läuferdrehzahl, zu steuern.
X2EE, TECEN
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten elektrischer
Maschinen_Stud
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten el.
Maschinen
5-7
%LOG*HQHUDWRULVFKH%UHPVXQJPLW(QHUJLHUFNOLHIHUXQJLQV1HW]
Praktische Anwendung: Die generatorische Bremsung kommt bei Dreh-, Wechsel-, und
Gleichstrommotoren zum Einsatz.
Einsatzgebiete:
Hebemaschinen und bei Bahnen als Zusatzbremse
Vorteil: Bremsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt.
Nachteil: keine Haltbremsung.
(LQVDW]P|JOLFKNHLWHQHOHNWULVFKHU0DVFKLQHQ
Die folgenden 4 Unterkapitel sollen vollständig im Buch Fachkunde Elektrotechnik und dem
Tabellenbuch Elektrotechnik des Verlages EUROPA LEHRMITTEL behandelt werden.
%HWULHEVDUWHQHOHNWULVFKHU0DVFKLQHQ
s. Fachkunde Elektrotechnik S. 466 u. Tabellenbuch Elektrotechnik S. 220.
%DXIRUPHQXQG%DXJU|‰HQHOHNWULVFKHU0DVFKLQHQ
s. Fachkunde Elektrotechnik S. 467 u. Tabellenbuch Elektrotechnik S. 221 - 223.
.KOXQJHLQHV(OHNWURPRWRUV
s. Fachkunde Elektrotechnik S. 468 u. Tabellenbuch Elektrotechnik S. 222.
$XVZDKOHLQHV(OHNWURPRWRUV(XURSD/HKUPLWWHO6
s. Fachkunde Elektrotechnik S. 469-470.
X2EE, TECEN
Bremsverfahren und Einsatzmöglichkeiten elektrischer
Maschinen_Stud