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Was ist ein Kompressor?

Ein Kompressor (englisch: compressor) ist eine Maschine, die durch die Drehbewegung eines Rotors oder die Hin- und Herbewegung eines Kolbens Gas komprimiert und pumpt.

Typische komprimierte Gase sind Luft, Wasserstoff und Kältemittel. Zur Verdichtung von Luft wurden verschiedene Verfahren entwickelt, die je nach Druck und Durchflussmenge ausgewählt werden. Wenn der Verdichtungsdruck sehr hoch ist, steigt das Risiko beträchtlich, sodass es wichtig ist, die Sicherheit zu berücksichtigen.

Anwendungen von Kompressoren

Kompressoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Haushaltsgeräten bis hin zu Industrieanlagen. Nachfolgend einige Beispiele für Anwendungen:

• Tiefbau und Malerarbeiten
• Erzeugung von Instrumentenluft in Wasseraufbereitungsanlagen
• Baumaschinen wie Steintrennmaschinen und Druckluftbohrer
• Klimatisierungsgeräte wie Klimaanlagen
• Autowaschanlagen
• Aufpumpen von Reifen

Wenn die Luft in Kompressoren in Zeiten mit geringem Strombedarf gespeichert und in Zeiten mit hohem Strombedarf genutzt wird, trägt dies zu Stromeinsparungen bei.

Funktionsweise von Kompressoren

Kompressoren lassen sich grob in Turbo- und Verdrängungskompressoren unterteilen.

1. Turbokompressoren

Der Turbokompressor verdichtet Luft, indem er ihr kinetische Energie zuführt. Sie werden weiter in Zentrifugal- und Axialverdichter unterteilt.

• Zentrifugalkompressoren
  Zentrifugalkompressoren verdichten das Gas, indem sie es in einer zentrifugalen Richtung durch ein Laufrad strömen lassen. Sie eignen sich zwar für größere Größen, aber nicht für eine hohe Verdichtung.
• Axialverdichter
  Axialverdichter verwenden rotierende Schaufeln, um die in axialer Richtung strömende Luft zu verdichten. Die stufenweise Verdichtung ermöglicht eine hohe Verdichtung und ist auch für größere Größen geeignet. Sie werden auch in Düsentriebwerken eingesetzt.

2. Verdrängungskompressoren

Bei der Verdrängungsmethode erfolgt die Verdichtung durch eine Volumenveränderung. Sie werden in Hubkolben- und Rotationskompressoren unterteilt.

• Hubkolbenkompressoren
  Hubkolbenkompressoren verwenden einen hin- und hergehenden Kolben zur Verdichtung des Gases. Wenn das komprimierte Gas den Innendruck des Behälters übersteigt, öffnet sich ein Rückschlagventil. Das Gas wird zurück in den Behälter befördert, um verdichtet zu werden.
• Rotationskompressoren
  Der Rotationskompressor ist ein Mechanismus, bei dem der Teil der Kolbenbewegung des Kolbenkompressors durch eine Drehbewegung, z. B. eine Schraube, ersetzt wird. Sie zeichnen sich im Vergleich zu Kolbenkompressoren durch einen niedrigen Geräuschpegel aus.

Weitere Informationen zu Kompressoren

1. Verwendung eines Kompressors

Kompressoren werden häufig zur Verdichtung von Luft eingesetzt. Außerdem kann die Druckluft von Kompressoren zum Antrieb von automatischen Werkzeugen auf Baustellen verwendet werden. Diese automatischen Werkzeuge werden als Druckluftwerkzeuge bezeichnet. Je nach eingesetztem Druckluftwerkzeug können verschiedene Aufgaben mit Luft automatisiert werden.

In der Regel regeln moderne Kompressoren den Druck automatisch, aber das Verfahren ist wie folgt.

1. Installieren Sie das Druckluftwerkzeug, bevor Sie den Kompressor einschalten.
2. Schalten Sie die Stromzufuhr ein. Wenn keine Druckluft vorhanden ist, läuft der Kompressor an und beginnt, Druckluft zu erzeugen.
3. Wenn der Druck im Behälter auf den vorgeschriebenen Druck ansteigt, stoppt der Kompressor automatisch oder läuft ohne Last.
4. Verwenden Sie das Druckluftwerkzeug, um verschiedene Arbeiten auszuführen.
5. Nachdem eine bestimmte Luftmenge verbraucht wurde, fällt der Druck im Tank ab und der Kompressor startet erneut oder läuft wieder unter Last.

2. Kompressorenöl

Kompressoren sind Geräte, die Luft oder Prozessgase verdichten und pumpen. Kompressoröl (Schmieröl) wird verwendet, um Verschleiß durch Metallkontakt und das Austreten von Gasen zu verhindern, da die zur Verdichtung verwendeten Kolben und Schrauben aus Metall bestehen. Das Öl muss entsprechend dem Typ des Kompressors ausgewählt werden.

Das in Kraftmaschinen verwendete Öl wird je nach Anwendung durch die internationale Viskositätsnorm ISO VG definiert, wobei der höhere oder niedrigere Wert den Grad der Viskosität angibt. Kompressorenöl für Hubkolbenmotoren hat eine Viskosität von etwa VG 68, was etwas höher ist.

Andererseits haben Schraubenöle eine niedrigere Viskosität, um die Belastung des Rotors zu verringern. Es gibt zwei Haupttypen von Ölen: Mineralöl und synthetisches Öl. Synthetische Öle werden in vielen Kompressoren verwendet, da sie weniger anfällig für Ölabbau sind als Mineralöle. Kompressoröl muss außerdem beständig sein gegen hohe Temperaturbelastungen während der Verdichtung, gegen Hochtemperaturoxidation und gegen Schlamm, der sich aus feinen Partikeln in der Luft bildet.

Was ist ein Impulsgenerator?

Ein Impulsgenerator ist ein Gerät, das schnell auftretende und konvergierende elektrische Signale, so genannte Impulse, erzeugt.

Mit Impulsgeneratoren lassen sich die Frequenz, die Impulsbreite, der Spannungspegel und die Zeitverzögerung der Impulse einstellen. Zu den Impulsgeneratoren gehören Impulsverzögerungsgeneratoren, Burst-Generatoren und Gate-Generatoren, die je nach Anwendung eingesetzt werden.

Anwendungen von Impulsgeneratoren

Impulsgeneratoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Industrie- bis zu Verbraucherprodukten.
Zu den bekannten Produkten gehören medizinische Herzschrittmacher und Automotoren. Bei diesen Anwendungen wird die Fähigkeit der Impulsgeneratoren genutzt, elektrische Signale mit hoher Geschwindigkeit zu übertragen.
Weitere Anwendungen sind die Steuerung von Stroboskopen und die Beobachtung von sich schnell bewegenden Objekten.

Eine weitere häufige Anwendung ist die Verwendung als Stromquelle für Halbleiterlaser (LDs). Halbleiterlaser emittieren Licht, wenn ein elektrischer Eingang einen Schwellenwert überschreitet. Ein Impulsgenerator ist erforderlich, wenn das Laserlicht gepulst wird. Gepulste Laser (Pulslaser) werden hauptsächlich für die Laserbearbeitung und die Signalgebung eingesetzt.

Funktionsweise der Impulsgeneratoren

Um in einem Impulsgeneratoren Pulse zu erzeugen, muss ein handelsüblicher Wechselstrom mittels eines Transistors o. ä. in einen Gleichstrom umgewandelt werden. Zusätzlich wird der Gleichstrom durch Speicherelemente wie Kondensatoren in der Spannung erhöht.

Die gebräuchlichste Methode zur Erzeugung von Impulsströmen aus Hochspannungsströmen ist eine konzentrierte Konstantschaltung. Zentralisierte Konstantstromkreise verwenden Spaltschalter. In einem Lückenschalter wird die Ladung in einem Kondensator bis zu einem Schwellenwert gespeichert und bei Erreichen des Schwellenwertes wieder freigegeben. Die Wiederholung dieses Vorgangs erzeugt einen Impuls.

Arten von Impulsgeneratoren

Es gibt verschiedene Arten von Impulsgeneratoren, je nach Anwendung und Funktion. Es ist daher notwendig, den für die jeweilige Anwendung geeigneten Typ auszuwählen. Die drei wichtigsten Arten von Impulsgeneratoren sind Impulsverzögerungsgeneratoren, Burst-Generatoren und Gate-Generatoren.

1. Impulsverzögerungsgeneratoren
Auf die Impulsschwingung kann eine Zeitverzögerung angewendet werden. Das Timing des lichtempfangenden Geräts kann ebenfalls an die Laserschwingung angepasst werden.

2. Burst-Generator
Der Burst-Trigger wird als Kriterium verwendet, um zu beurteilen, ob das Gate gültig oder ungültig ist. Daher werden, unabhängig davon, ob ein Referenzsignal eingegeben wird oder nicht, keine Impulse ausgegeben, wenn kein Burst-Trigger in den Generator eingegeben wird. Er wird häufig für die Auswertung von drahtlosen Endgeräten verwendet.

3. Gattergenerator
Ein Impulsgenerator, dessen Ausgangsimpulse durch einen Gate-Trigger gesteuert werden können. Die Ausgabe von Impulsen erfolgt, wenn während der Eingabe eines Gate-Triggers ein Referenzsignal eingegeben wird. Bei Burst-Triggerung empfängt der Gate-Generator nach einer Eingabe alle folgenden Referenzsignale, nimmt aber kein Referenzsignal an, wenn der Gate-Trigger deaktiviert ist.

Weitere Informationen zu Impulsgeneratoren

Preis

Impulsgeneratoren sind teuer und stellen in der Anschaffung eine feste Größe dar. Außerdem werden sie oft nur vorübergehend verwendet, es sei denn, sie werden beispielsweise intern für eine Verarbeitungsmaschine gebaut.
Daher werden sie oft auf Miet- oder Leasingbasis beschafft.
Die Preise sind je nach Leistung sehr unterschiedlich und reichen von 250 EUR bis 5.000 EUR (monatlich). Einige leistungsstarke Impulsgeneratoren großer britischer Hersteller können beim Kauf zwischen 6.000 und 31.000 EUR kosten.

Was ist ein Aktuator?

Ein Aktuator, auch Aktor genannt, ist eine Antriebsvorrichtung, die verschiedene Arten von Eingangsenergie in eine physische Bewegung umwandelt.

Neben Elektrizität kann die einem Aktuator zugeführte Energie auch pneumatisch, hydraulisch, elektromagnetisch, magnetisch, durch Dampf, Wärme usw. sein. Die von einem Aktuator umgewandelte Energie kann zur Steuerung der mit der Bewegung von Objekten verbundenen Bewegung verwendet werden.

Anwendungen eines Aktuators

Aktuatoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, entweder als Vorrichtungen für einfache Bewegungen wie Dehnen, Biegen und Drehen oder zur kontinuierlichen Energieerzeugung, z. B. in Motoren und Verbrennungsmotoren.

Je nach Energiezufuhr werden Aktuatoren im Allgemeinen in drei Hauptkategorien unterteilt.

• Elektrische Aktuatoren: Industrieroboter und Transportgeräte, die eine hochpräzise Positionierung erfordern
• Hydraulische Aktuatoren: Werkzeugmaschinen und Baumaschinen, die eine hohe Schubkraft benötigen
• Pneumatische Aktuatoren: allgemeine Industrie- und Lebensmittelproduktionsanlagen, die eine saubere und einfache Konstruktion erfordern

Funktionsweise der Aktuatoren

Stellantriebe lassen sich grob in die folgenden Hauptprinzipien einteilen.

1. Elektrische Aktuator

Elektrische Aktuatoren sind Antriebseinheiten, die aus Kugelumlaufspindeln, Linearführungen, Servomotoren usw. bestehen und zum Transport von Produktionsanlagen eingesetzt werden.

Zu den elektrischen Aktuatoren gehören Servomotoren, die Elektrizität als Energie nutzen. Elektromagnetische Aktuatoren, die die Magnetkraft von Elektromagneten als Energie nutzen. Sowie Piezo-Aktuatoren, die piezoelektrische Elemente verwenden, die sich bei Anlegen einer Spannung verformen.

2. Hydraulische Aktuatoren

Hydraulische Aktuatoren sind Stellantriebe, die auf der Grundlage des Pascal’schen Prinzips die Kraft von Flüssigkeiten nutzen. Obwohl sie klein sind, können sie große Mengen an Energie erzeugen und werden in Geräten eingesetzt, die große Mengen an Energie benötigen, wie zum Beispiel in Fabriken und Baumaschinen.

3. Pneumatische Aktuatoren

Pneumatische Aktuatoren arbeiten mit pneumatischem Druck als Kraftquelle, während hydraulische Antriebe hohe Lasten, hohen Druck und schwere Geräte erfordern, weshalb sie als sichere Methode mit geringen Lasten und geringer Brandgefahr eingesetzt werden.

Weitere Informationen über Aktuatoren

1. Hydraulische und elektrische Aktuatoren

Aktuatoren werden hauptsächlich für Antriebsenergie mit einer Leistungsdichte von etwa 1k (W/kg) verwendet, wobei die hydraulische Energiesteuerung für Anwendungen mit höherer Leistung und die elektrische Energiesteuerung für Anwendungen mit geringerer Leistung verwendet wird.

Elektrisch gesteuerte Aktuatoren haben ihre Leistung in den letzten Jahren aufgrund technologischer Innovationen ebenfalls aktiv verbessert, aber die tatsächliche Leistung hat sich nur im Bereich der bürstenlosen Gleichstrommotoren für kleine bis mittelgroßeAktuatoranwendungen signifikant verbessert, während die AC-Servomotoren für große Anwendungen seit Anfang der 2000er Jahre keine signifikante Leistungssteigerung erfahren haben. Die Leistung von AC-Servomotoren für große Anwendungen hat sich seit den frühen 2000er Jahren nicht wesentlich verbessert.

Daher sind vor allem in den Bereichen Werkzeugmaschinen und Baumaschinen in Fabriken, die große Leistungsdichten von 10k(W/kg) erfordern, hydraulische Aktuatoren die einzige Domäne dieser Anwendungen, und elektrisch gesteuerte Aktuatoren werden in diesen Bereichen nicht eingesetzt. Es trifft jedoch auch zu, dass in diesem Bereich eine hydraulische Energiesteuerung unter dem Gesichtspunkt der Betriebskosten wie Ölwechsel und Wartung sowie unter Umweltgesichtspunkten erwünscht ist, und wenn möglich, eine elektrische Steuerung.

2. Hybridantriebe mit hydraulischer und elektrischer Steuerung

Einer der jüngsten technologischen Trends ist die Entwicklung von hybriden Aktuatoren mit hydraulischer und elektrischer Steuerung. Die hydraulische Steuerung basierte bisher im Allgemeinen auf dem Pascal’schen Prinzip, aber die Probleme dabei sind, dass für die Zirkulation des Öls in Verbindung mit der Durchflussregelung des Servoventils des Arbeitsöls Rohrleitungen erforderlich sind, was die Ausrüstung vergrößert, und dass sich das Arbeitsöl durch den Temperaturanstieg der Abwärme der Maschine verschlechtert, was zu hohen Wartungskosten für den regelmäßigen Ölwechsel führt. Dies führt auch zu einer Verschlechterung des Arbeitsöls aufgrund des Temperaturanstiegs der Abwärme der Maschine, was zu hohen Wartungskosten für regelmäßige Ölwechsel führt.

Die neuesten hydraulisch und elektrisch gesteuerten hybriden Aktuatoren ermöglichen die Regelung der Aktuatorleistung durch die Antriebsdrehzahl des elektrischen Servomotors und nicht mehr durch die Durchflussregelung des Servoventils. Die Wartungskosten für den Ölwechsel können daher gesenkt werden, und das System eignet sich auch für Umweltaspekte.

Was ist ein Isolationswiderstandsprüfer?

Ein Isolationswiderstandsprüfer ist ein Gerät, mit dem der Zustand der Isolierung diagnostiziert werden kann. Es gibt auch Isolationswiderstandsprüfer, die je nach Netzspannung Spannungen bis zu 1000 VDC anlegen können.

Bei Geräten, die mit Strom betrieben werden, ist es sehr wichtig, dass die Geräte isoliert sind. Eine mangelhafte Isolierung kann zu Bränden durch elektrische Leckagen und Unfällen mit Stromschlag führen. Um die oben genannten Unfälle zu vermeiden, muss die Isolationsleistung regelmäßig mit einem Isolationswiderstandsprüfer überprüft werden.

Anwendungen von Isolationswiderstandsprüfern

Isolationswiderstandsprüfer werden verwendet, um die Isolationsfähigkeit zu quantifizieren. In normalen Haushalten sind sie selten zu sehen.

In der Produktion werden sie für die Endprüfung elektrischer Produkte in Versandbetrieben verwendet. Außerdem verfügt das Wartungspersonal elektrischer Anlagen häufig über sie als Wartungsmessgeräte.

Zur Messung des Widerstands muss eine Spannung angelegt werden, wobei die angelegte Spannung von der Netzspannung abhängt. So werden z. B. Isolationswiderstandsmessungen an Telefonleitungen mit Isolationswiderstandsprüfern durchgeführt, die eine Spannung von 25-50 V anlegen, während für Haushaltsgeräte 125 V Gleichstrom verwendet wird. Für Hochspannungsleitungen und Kraftwerke werden Spannungen von 1000 V DC verwendet.

Funktionsweise der Isolationswiderstandsprüfer

Isolationswiderstandsprüfer bestehen aus Verdrahtungsklemmen, Schaltern, Gleichstromversorgung, Strommessgeräten und Stromschutzelementen.

Es werden zwei Verdrahtungsklemmen verwendet, die Erdungsklemme und die Leitungsklemme. Die Erdungsklemme ist geerdet und die Leitungsklemme ist mit dem Messteil verbunden.

Durch Drücken des Schalters wird eine von der Gleichstromversorgung erzeugte Gleichspannung angelegt. Der winzige Strom, der zur Erde fließt, wird als Ableitstrom bezeichnet, und der Isolationswiderstand wird durch Messung des Ableitstroms beim Anlegen der Spannung mit einem Amperemeter bestimmt.

Wenn eine Hochspannung angelegt wird, wird die Impedanz durch ein Stromschutzelement erhöht, um Überströme im Stromkreis zu verhindern. Aufgrund des Stromschutzelements ist die Innenimpedanz des Isolationswiderstandsprüfers sehr hoch ausgelegt.

Je höher der Isolationswiderstandswert ist, desto besser ist die Isolationsleistung. Im Falle eines Isolationsdurchbruchs wird der Isolationswiderstandswert extrem niedrig sein.

Weitere Informationen zu Isolationswiderstandsprüfern

1. Zweck der Verwendung eines Isolationswiderstandsprüfers

Isolationswiderstandsprüfer werden zur Messung des Isolationszustands von Stromkreisen und elektrischen Bauteilen in Fabriken und Haushalten verwendet.

Ursachen für Isolationsfehler können sein: mangelhafte Installation von Stromkreisen, schlechte Isolierung zwischen aufladenden und nicht aufladenden Teilen, altersbedingte Verschlechterung, Verschlechterung der internen Verdrahtung, Beschädigung durch Kurzschlüsse in den verwendeten Teilen und Beschädigung des Gehäuses. Wenn diese Probleme nicht behoben werden, können sie zu Bränden durch elektrische Lecks und zu Stromschlägen führen, was sehr gefährlich sein kann.

Um solche Probleme zu vermeiden, schalten Sie das Stromversorgungssystem ab und messen Sie den Isolationswiderstand, sobald der Leckage-Unterbrecher auslöst oder ein elektrischer Schlag während des Betriebs auftritt.

2. Messverfahren

Für die Messung des Isolationswiderstandsprüfers wird das folgende Verfahren verwendet:

1. Verbinden Sie die Erdungsklemme des Isolationswiderstandsprüfers mit einem geerdeten Metallpunkt (wenn möglich, mit einer Klemme, die mit dem Erdungspol verbunden ist).
2. Wählen Sie die angelegte Spannung mit dem Drehknopf entsprechend der Netzspannung.
3. Drücken Sie die Leitungsklemme gegen einen geerdeten Punkt, der nicht mit der Erdungsklemme verbunden ist, und drücken Sie die Messtaste.
4. Prüfen, ob 0,00 MΩ angezeigt wird. (Nullkontrolle).
5. Lassen Sie die Messtaste los und drücken Sie die Leitungsklemme gegen den Messpunkt.
6. Drücken Sie die Messtaste und prüfen Sie den Isolationswiderstand.

Die Anzeige des Isolationswiderstands ist möglicherweise nicht stabil, da es bei langen Stromkreisen einige Zeit dauert, bis sich eine elektrische Ladung aufbaut. Legen Sie in solchen Fällen weiterhin Spannung an, bis sich die Anzeige stabilisiert.

Wenn hohe Spannungen wie 1000 VDC angelegt werden, sammelt sich außerdem eine große Menge an Restladung an. Wenn Sie den Stromkreis mit bloßen Händen berühren, besteht die Gefahr eines elektrischen Schlags, daher müssen Sie sicherstellen, dass die Entladungsmaßnahmen durchgeführt werden.

In den technischen Normen für elektrische Anlagen sind Isolationswiderstandswerte für die verschiedenen Kategorien von Spannungssystemen festgelegt. Die Kriterien für die Ermittlung der Messergebnisse sind:

• Erdspannung 150 V oder weniger → Isolationswiderstand von 0,1 MΩ oder mehr.
• Erdspannung von 150 V oder mehr, aber weniger als 300 V → Isolationswiderstand von 0,2 MΩ oder mehr.
• Niederspannungsstromkreise mit einer Erdspannung von 300 V oder mehr → Isolationswiderstand von 0,4 MΩ oder mehr.

Im Falle eines tatsächlichen Isolationsfehlers führt die Messung der Stromkreise und elektrischen Betriebsmittel in einer gut unterteilten Weise zur frühzeitigen Erkennung des beschädigten Teils. Die frühzeitige Erkennung von Isolationsfehlern ist ein Test für die Fähigkeiten des Wartungspersonals von elektrischen Anlagen.

Was ist ein bürstenloser Motor?

Ein bürstenloser Motoren ist ein Motor, bei dem der Kommutator, die Bürsten und andere mechanische Kontaktteile entfernt wurden. Der Kommutator und die Bürsten werden durch eine elektronische Schaltung ersetzt, die an die Stelle des Kommutators tritt. Bei Gleichstrommotoren treibt die Magnetkraft des Statorwicklungskreises den Permanentmagnetrotor an. Der Strom wird von Sensoren und Halbleiterschaltern geschaltet, um den Motor zu drehen.

Sie weisen die Merkmale von Gleichstrommotoren auf, da der Strom proportional zum Drehmoment und die Spannung proportional zur Drehzahl ist, während die Struktur die besten Eigenschaften beider – der Wechselstrommotoren – in sich vereint. Sie sind klein, haben eine hohe Leistung, einen hohen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer. Sie erzeugen keine Funken und keinen Lärm und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Computern bis zu Haushaltsgeräten.

Anwendungen für bürstenlose Motoren

Bürstenlose Motoren haben die Eigenschaften von Gleichstrommotoren und zeichnen sich durch hohe Effizienz, lange Lebensdauer und geringe Geräuschentwicklung aus. Sie werden häufig in Haushaltsgeräten, elektronischen Geräten und Fahrzeugen eingesetzt. In Haushaltsgeräten werden sie in Lüftermotoren und Antriebsmotoren für Klimaanlagen, Geschirrspüler, Waschmaschinen, Kühlschränke, Ventilatoren, Staubsauger, etc. eingesetzt. Sie sind ideal für Kompressoren in invertergesteuerten Klimaanlagen und Kühlschränken.

In der professionellen Elektronik werden sie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. in Papiervorschüben für Laserdrucker, Propellerantrieben und Kardansteuerungen für Drohnen, Festplatten und optischen Festplatten sowie Antrieben für Bohrer, Schraubendreher und Sägen für Werkzeuge. Sie werden auch in Verkaufsautomaten, Finanzterminals und Fahrkartenautomaten sowie in Fotokopiergeräten, Warmwasserbereitern und Kühlvitrinen eingesetzt.

Darüber hinaus nimmt ihr Einsatz im Automobilsektor rapide zu. Die Anwendungen erweitern sich auf Antriebsmotoren für elektrische Servolenkungen, Türverriegelungen, die optische Achsenverstellung von Scheinwerfern, das Öffnen und Schließen von Türen, Klimakompressoren für Elektrofahrzeuge und Traktionsmotoren für Elektrofahrzeuge.

Funktionsweise der bürstenlosen Motoren

Bürstenlose Motoren bestehen aus einem Rotor und einem Stator, einem Sensor zur Erfassung der Rotationsposition des Rotors und einer Treiberschaltung für den Antrieb.

1. Rotor und Stator

Der Rotor erzeugt mit Hilfe von Permanentmagneten ein Magnetfeld, während der Stator mit Wicklungen versehen ist, um einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Je nach Drehwinkel des Rotors wird die Richtung des Stroms in den Statorspulen geändert, um die Richtung des magnetischen Flusses zu ändern. Bürstenlose Motoren verwenden Sensoren und Halbleiterschalter anstelle von Kommutatoren und Bürsten, um die Richtung des magnetischen Flusses zu ändern.

2. Erfassung der Rotationsposition des Rotors

Hall-ICs oder optische Encoder werden als Sensoren zur Erfassung der Rotationsposition des Rotors verwendet. Eine andere Methode ist die Erfassung der Gegen-EMK. Der Rotor wird gedreht, indem die Position des Rotors erfasst und der Strom so geschaltet wird, dass die Richtung des magnetischen Flusses im Stator sequentiell fortschreitet. Wenn die Motorwicklung dreiphasig ist, werden drei Sensoren im Stator platziert und ein digitales Signal wird ausgegeben, wenn sich der Rotor dreht.

3. Antriebstreiber

Bürstenlose Motoren benötigen einen Invertertreiber, um den Motor als Stromquelle zu steuern. Ein Schalttransistor wird an die Motorwicklung angeschlossen und sechs Transistoren bilden den Wechselrichter. Die handelsübliche Stromversorgung wird durch eine Diodenbrücke gleichgerichtet, um sie in eine Gleichspannung umzuwandeln, die dann an die Umrichterschaltung geliefert wird.

Ein digitales Signal vom Sensor zur Erkennung der Rotorposition wird in die Transistoren der Wechselrichterschaltung eingegeben und schaltet die Stromversorgung des Wechselrichters ein und aus. Dieser Strom wird in die Motorwicklungen eingespeist und treibt den Motor an. Der magnetische Polwinkel des Rotors wird aus einer Kombination von Signalen der Sensoren ermittelt, und die Transistoren in den Wicklungen, in denen ein Drehmoment erforderlich ist, werden so gesteuert, dass ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird.

Die Drehzahl des Motors wird von den Sensorsignalen an den Steuerkreis zurückgemeldet, damit eine bestimmte Drehzahl beibehalten werden kann.

Weitere Informationen zu bürstenlosen Motoren

Merkmale der bürstenlosen Motoren

1. Lange Lebensdauer
Bürstenlose Motoren haben aufgrund des Fehlens von Kommutator und Bürsten sowie des Fehlens von gleitenden Teilen eine lange Lebensdauer. Sie halten 10 Mal länger als Bürstenmotoren und sind einfacher zu warten.

2. Eigenschaften des Motors
Der Motor hat die Eigenschaften eines Gleichstrommotors, bei dem Strom und Drehmoment sowie Spannung und Drehzahl proportional sind und auch bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment erreicht werden kann. Er hat im Vergleich zu anderen Motoren den höchsten Wirkungsgrad und eignet sich aufgrund seiner geringen Größe und seines geringen Geräuschpegels für eine Vielzahl von Anwendungen. Auch hohe Drehzahlen sind problemlos möglich, und die Geräuschentwicklung ist gering.

3. Kontrollierbarkeit
Aufgrund der geringen Größe und des geringen Gewichts sowie des relativ kleinen Trägheitsmoments sind sie hervorragend in der Lage, Veränderungen zu folgen. Selbst wenn sich die Last ändert, ist ein Betrieb mit stabiler Geschwindigkeit von niedriger bis hoher Geschwindigkeit möglich.

4. Nachteile
Erfordert eine Umrichterschaltung zur Steuerung der Motordrehung als Stromquelle für den Motor. Die Kosten für das gesamte Gerät, einschließlich der Steuereinheit und des Drehstellungssensors, sind ungünstig.

Was ist ein Rauschgenerator?

Rauschgeneratoren werden hauptsächlich zur Bewertung der Leistung verschiedener Geräte und Systeme eingesetzt.

Sie können weißes Rauschen oder rosa Rauschen erzeugen und sind als eine der Funktionen von Funktionsgeneratoren verfügbar.

Weißes Rauschen ist Rauschen mit gleichmäßiger Intensität über den gesamten Frequenzbereich, von niedrigen bis zu hohen Frequenzen auf der Frequenzachse.

Rosa Rauschen ist ein Rauschen, dessen Komponenten mit steigender Frequenz kleiner werden.

Anwendungen von Rauschgeneratoren

Bei Rauschgeneratoren kann es sich entweder um spezielle Rauschgeneratoren oder um Rauschgeneratorfunktionen handeln, die Teil von Funktionsgeneratoren sind.

Der Zweck beider Arten von Rauschgeneratoren besteht darin, zu bewerten, ob das zu prüfende Gerät die beabsichtigten Funktionen und Leistungen beibehalten kann, indem mit dem Rauschgenerator Rauschen erzeugt wird, das in der Natur als pseudo-weißes Rauschen oder rosa Rauschen vorkommt.

Er wird bei EMI-Tests (elektromagnetische Störungen), BER-Tests (Bitfehlerrate) zur Bewertung, ob Datenfehler in Geräten innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen, und bei Datenübertragungstests in Laufwerken für verschiedene BD/DVD-Rekorder eingesetzt. Datenübertragungstests in Disc-Laufwerken verschiedener BD/DVD-Recorder, etc.

Funktionsweise der Rauschgeneratoren

Es gibt verschiedene Arten von Rauschgeneratoren, von denen einige Rauschen im Bereich von einigen KHz bis GHz abgeben und deren Ausgangsfrequenz linear eingestellt werden kann.

Auch der Ausgangsrauschpegel ist einstellbar. Neben Schnittstellen, die über ein Bedienfeld am Gerät selbst bedient werden können, lassen sich einige Typen über Ethernet von einem PC aus steuern.

Ergänzende Informationen zu den oben erwähnten EMI-Tests mit Rauschgeneratoren

Bei der EMI-Prüfung wird das schlimmste Rauschen erzeugt, das in der Umgebung, in der das Gerät vom Benutzer verwendet wird, auftreten könnte, und es wird bewertet, ob das Gerät normal weiterarbeiten kann.

Bei Haushaltsgeräten wie Fernsehern ist es zum Beispiel akzeptabel, dass Rauschen das Bild auf dem Bildschirm oder den Ton kurzzeitig stört, aber das Gerät muss in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren, wenn das vorübergehende Rauschen beseitigt ist.

Mit anderen Worten: Bild und Ton müssen normal ausgegeben werden, und das Fernsehgerät muss in der Lage sein, zwischen den Kanälen umzuschalten und die Lautstärke entsprechend der Benutzerbedienung zu ändern.

Dies wird von einem Mikrocontroller zur Systemsteuerung gesteuert. Im Allgemeinen reagieren Mikrocontroller empfindlich auf Rauschen, und in der Vergangenheit führte kurzzeitiges Rauschen oft dazu, dass sie außer Kontrolle gerieten oder sich aufhängten, so dass sie nicht mehr funktionsfähig waren.

Um solche Situationen zu vermeiden, werden Rauschgeneratoren eingesetzt, um die ungünstigsten Umgebungsbedingungen zu schaffen und zu prüfen, ob der normale Betrieb unter diesen Bedingungen aufrechterhalten werden kann, was ein wichtiger Test zur Verbesserung der Gerätequalität ist.

Was ist ein Rauschfilter?

Rauschfilter sind elektronische Bauteile, die dazu dienen, Rauschen aus Stromversorgungen und Signalen zu entfernen.

Sie werden in vielen elektrischen und elektronischen Schaltungen eingesetzt. Wenn sich der Stromwert in einem Kommunikationskabel ändert, wird in der Umgebung ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld erzeugt Rauschen (anormale Signale) in dem umgebenden Kabel.

Die Erzeugung von Rauschen kann durch den Einbau von Rauschfiltern verhindert werden. Beachten Sie, dass die Verwendung von Geräten ohne Rauschverarbeitung zu Fehlfunktionen und Ausfällen führen kann.

Anwendungen für Rauschfilter

Rauschfilter werden häufig in akustischen und industriellen Geräten eingesetzt. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für den Einsatz von Rauschfiltern:

• Vermeidung von Rauschen in Lautsprechern
• Verhinderung von Rauschen in Funkgeräten
• Stromversorgungsleitungen von PLCs, PCs und Servern
• Stromkreise von Wechselrichtern und Thyristorschaltungen

Hauptsächlich verwendet in Empfangsgeräten, bei denen Rauschen vermieden werden soll, und in Ausgabegeräten, die Rauschen erzeugen. Lautsprecher und Funkgeräte sind Geräte, bei denen die Wirkung von Rauschen eliminiert werden soll, und Rauschfilter werden in die Kommunikationsleitungen eingebaut. In diesem Fall ist das Rauschen eine Lärmquelle.

Auch bei Computern, wie z. B. SPS, sollen durch Rauschen verursachte Fehlfunktionen vermieden werden, daher werden manchmal Rauschfilter in die Stromversorgungsleitungen und andere Geräte eingebaut. Wechselrichter und Thyristoren hingegen sind geräuschverursachende Geräte.

Da die Strom- und Spannungsänderungen im Sekundärkreis steil sein können, wird das erzeugte Rauschen durch Glättung mit einem Rauschfilter entfernt. Zur Glättung des erzeugten Stroms wird im Allgemeinen eine Drossel verwendet.

Funktionsweise von Rauschfiltern

Rauschen wird im Wesentlichen auf zwei Arten übertragen. Zu einem das Strahlungsrauschen, das direkt aus dem Inneren elektronischer Geräte in den Weltraum abgestrahlt wird, und leitungsgebundenes Rauschen, das über Stromversorgungsleitungen und elektronische Schaltkreise übertragen wird und Störungen bei anderen elektronischen Geräten verursacht. Es entsteht zum Beispiel, wenn Funkwellen unterschiedlicher Wellenlänge in Funkwellen verschiedener Wellenlängen eingekoppelt werden.

Um dieses Rauschen zu verhindern, wird ein Filter (Tiefpassfilter) eingesetzt, der hochfrequente Signale abschneidet, wenn die Hauptursache des Rauschens hochfrequent ist. Handelt es sich hingegen um ein niederfrequentes Rauschen, wird ein Filter verwendet, das die niedrigen Frequenzen unterdrückt (Hochpassfilter).

Die gebräuchlichsten Arten von Tiefpassfiltern sind Induktivitäten und Kondensatoren. Induktivitäten haben eine niedrige Impedanz für niederfrequente Signale und eine hohe Impedanz für hochfrequente Signale. Wenn man also eine Induktivität in Reihe in einen Schaltkreis einfügt, können niederfrequente Signalkomponenten leicht durchgelassen werden, während hochfrequente Komponenten nur schwer durchgelassen werden können.

Kondensatoren hingegen haben die gegenteiligen Eigenschaften wie Induktivitäten. Die Kombination eines Kondensators und einer Induktivität ergibt einen Rauschfilter, der niedrige und hohe Frequenzen unterdrückt.

Auswahl eines Rauschfilters

Zwei wichtige Faktoren bei der Auswahl eines Rauschfilters sind die Nennspannung und der Nennstrom.

1. Nennspannung

Verwenden Sie eine niedrigere Spannung als die für jedes Produkt angegebene Nennspannung (maximale Betriebsspannung). Einige Hersteller berücksichtigen Spannungsschwankungen und erlauben den Einsatz bei höheren Spannungen als der Nennspannung.

2. Nennstrom

Wie bei der Spannung hat jedes Produkt seine eigene Obergrenze für den Stromwert. Insbesondere beim Strom ändern sich die Eigenschaften in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, so dass es notwendig ist, die Umgebung, in der das Produkt eingesetzt werden soll, im Voraus zu prüfen.

Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt der zulässige Laststrom allmählich ab. Kurzfristig verursacht ein Strom über dem zulässigen Wert keine ernsthaften Probleme, aber wenn der Strom wiederholt fließt, kann er einen Fehler verursachen. Darüber hinaus können z. B. Gleichstromversorgungen Einschaltströme erzeugen, und Rauschfilter sollten unter Berücksichtigung des Stromwerts und der Dauer ausgewählt werden.

Weitere Informationen zu Rauschfiltern

Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung von Rauschfiltern

Die Erdung ist auch bei Rauschfiltern wichtig. Die Erdungsleitung sollte so dick und kurz wie möglich sein. Ist der Erdungsdraht lang, kann eine Induktionskomponente wirken und die Dämpfungseigenschaften verringern.

Es ist auch wichtig, die Eingangs-/Ausgangsleitungen nicht miteinander zu verbinden oder eng zu verdrahten. Wenn die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung eng beieinander liegt, werden hochfrequente Störkomponenten das Filter umgehen und die gewünschte Filterwirkung wird nicht erzielt.

Was ist ein Heizgerät?

Der Begriff Heizgerät wird für alle Geräte verwendet, die Wärme erzeugen.

Im Englischen wird er als ‘heater’ oder ‘heating unit’ bezeichnet.

Der Typ, der Brennstoff verbrennt, um Strahlungswärme zu erzeugen, ist kostengünstig und wird daher häufig in Haushaltsgeräten verwendet. Auch in der Industrie, bei der Verarbeitung und Montage sind sie unverzichtbare Geräte.

Anwendungen von Heizgeräten

Heizgeräte sind Geräte, die in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden, von Haushaltsgeräten bis hin zur Industrie. Im Folgenden werden einige Beispiele für die Verwendung von Heizgeräten genannt.

1. Flächenheizgeräte

In kalten Regionen mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ist es nicht ungewöhnlich, dass die internen Komponenten von Schalttafeln kondensieren oder einfrieren. Die Innentemperatur muss unter Umständen mit Hilfe von Schalttafelheizungen konstant gehalten werden. Heizgeräte sind auch ein Synonym für Raumheizungen, die häufig in Generatoren und anderen Geräten installiert werden.

2. Heizgeräte für Sanitäranlagen

Diese Heizgeräte werden verwendet, um das Einfrieren von Wasserleitungen usw. zu verhindern. Sie werden auch als Frostschutzheizungen, Frostschutzbänder oder Begleitheizungen bezeichnet. Es werden hauptsächlich Heizbänder verwendet.

3. Industrielle Heizgeräte

Diese Heizgeräte werden zur Erwärmung von Rohstoffen und Produkten für industrielle Zwecke eingesetzt. Die verwendeten Prinzipien sind unterschiedlich und es werden auch berührungslose Heizgeräte wie die Induktionserwärmung und die dielektrische Erwärmung eingesetzt.

Die Anwendungen sind vielfältig und umfassen z. B. Lagererwärmungen für den Ausbau von Lagern in rotierenden Maschinen. In Extrudern und Formmaschinen werden z. B. Gussheizgeräte verwendet.

4. Haushaltsheizgeräte

Dies sind Heizgeräte, die zum Heizen und für andere Zwecke im Haushalt verwendet werden. Klimageräte und Heizlüfter sind typische Beispiele. Manchmal werden auch keramische Heizgeräte verwendet. Auch Mikrowellenherde und Toaster zum Kochen gehören zu den Heizgeräten.

Funktionsweise von Heizgeräten

Heizgeräte erwärmen Gegenstände nach verschiedenen Funktionsweisen. Nachstehend einige Beispiele für Heizgerätefunktionsweisen von Heizgeräten:

1. Widerstandsheizgerät

Das Widerstandsheizgerät ist eine Methode, bei der ein elektrischer Strom durch einen Widerstand geleitet wird, um Joule-Wärme zu erzeugen. Als Heizelement wird ein Nichromdraht verwendet. Das Heizelement befindet sich in einem Metallmantel, z. B. einem Rohr, zwischen dem häufig ein Isolator eingefügt ist.

2. Induktionserwärmung

Bei diesem Verfahren wird ein Gegenstand durch die Erzeugung und Änderung des magnetischen Flusses mittels einer Spule erwärmt, wodurch Wirbelströme entstehen. Zu den typischen Anwendungen gehören Induktionsheizgeräte zum Kochen. Eine berührungslose Erwärmung ist möglich, aber das zu erwärmende Objekt besteht hauptsächlich aus leitenden Materialien.

3. Dielektrische Erwärmung

Hierbei handelt es sich um eine Erwärmungsmethode, bei der eine Hochfrequenzspannung angelegt wird, die die Moleküle erschüttert und Reibungswärme erzeugt. Ein Beispiel für eine Anwendung der dielektrischen Erwärmung sind Mikrowellenöfen. Die berührungslose Erwärmung ist möglich und wird zur Erwärmung nichtleitender Materialien eingesetzt.

4. Wärmepumpe

Eine Methode zum Heizen durch Wärmeaustausch mit einer Wärmequelle. Klimaanlagen und Warmwasserbereiter sind typische Beispiele. Klimaanlagen zum Beispiel erwärmen einen Raum, indem sie den inneren Wärmetauscher mit der Kondensationswärme des komprimierten Kältemittels beheizen.

Arten von Heizgeräten

Es gibt verschiedene Arten von Heizgeräten, die nach der Ursache der Wärmeerzeugung und der Anwendung unterschieden werden. Sie werden auch nach der Art der Wärmeleitung unterschieden. Zu den Heizmethoden, die auf Widerstandsheizung basieren, gehören Konvektion, Leitung und Strahlung.

1. Konvektionsheizgeräte

Bei dieser Methode wird die Luft direkt erwärmt und konvektiert. Sie hat einige Nachteile, wie z. B. dass die warme Luft austrocknet und Staub verursacht. Sie zeichnet sich jedoch durch sofortige Wärme aus. Es gibt Öl-Heizlüfter und Keramik-Heizlüfter.

2. Konduktionsheizgeräte

Bei dieser Methode wird die Wärme durch direkten Kontakt übertragen. Nur die Kontaktfläche kann erwärmt werden. Sie zeichnet sich durch einen geringeren Stromverbrauch als die Konvektionsmethode aus. Es sind Heizteppiche und Heizdecken erhältlich.

3. Strahlungsheizgeräte

Diese Methode heizt durch die Aussendung von Infrarotstrahlen und Wärme, die elektromagnetische Wellen sind. Sie zeichnet sich durch eine Wärme aus, die aus der Luft kommt und geräuschlos ist. Es sind Kohleheizungen und Ölheizungen erhältlich.

Weitere Informationen zu Heizgeräten

Energiesparende Technik für Heizgeräte

Energie lässt sich sparen, indem man den Energieverbrauch von Heizgeräten kontrolliert und sie effektiv einsetzt. Im Allgemeinen werden energiesparende Techniken eingesetzt, indem Wärmedämmplatten und wärmeisolierende Materialien verwendet werden, um die Wärme draußen zu halten. In einigen Fällen kann auch die Temperaturregelung, z. B. durch Spannungssteuerung, zur Energieeinsparung beitragen.

Eine fortschrittliche Temperaturregelung trägt auch zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen und der Genauigkeit der Produktverarbeitung bei. Handelt es sich bei dem Erhitzungsziel um eine Flüssigkeit wie Wasser oder Öl, ist eine Temperaturregelung entsprechend den Eigenschaften der Flüssigkeit und der Zieltemperatur erforderlich. Bei der Erhitzung von Feststoffen ist die Temperaturregelung ein wichtiger Qualitätsfaktor.

Was ist ein Glimmerkondensator?

Glimmerkondensatoren verwenden eine natürliche Mineralkeramik namens Glimmer als Dielektrikum. Diese Kondensatoren haben eine sehr hohe Hitzebeständigkeit und gute Temperatureigenschaften.

Glimmer besteht aus dünnen Schichten, die nach und nach abgeschält werden. Die Schichten von Glimmer haben die Eigenschaft, leicht zu brechen, was ihre Verarbeitung schwieriger macht als die anderer Kondensatoren und sie zu einem teuren Kondensator macht.

Obwohl der Anteil der Keramikkondensatoren in letzter Zeit aufgrund ihrer verbesserten Eigenschaften zurückgegangen ist, werden sie nach wie vor bevorzugt für audiotechnische Anwendungen eingesetzt.

Anwendungen von Glimmerkondensatoren

Glimmerkondensatoren wurden vor allem in den 1970er- und 1980er-Jahren in Röhrenverstärkern und Leistungsreglern eingesetzt. Die einzigartige Klangqualität von Glimmerkondensatoren hat die Aufmerksamkeit auf sich gezogen, und einige Modelle werden in High-End-Audio-Verstärkern eingesetzt.

Der Kondensator hat eine lange Geschichte und wurde um 1850 eingeführt und in fast allen elektronischen Geräten wie Funkgeräten und elektronischen Rechenmaschinen zur Zeit des Zweiten Weltkriegs verwendet. Danach wurden sie auch in Fernseh- und Radiogeräten verwendet, aber aufgrund ihrer hohen Kosten wurden sie in den letzten Jahren durch billigere Kondensatoren ersetzt.

Funktionsweise der Glimmerkondensatoren

Glimmer ist ein natürliches Mineral und in Glimmerkondensatoren wird Glimmer als Dielektrikum verwendet. Glimmer ist ein Silikatmineral mit hitzebeständigen und isolierenden Eigenschaften und eignet sich aufgrund seiner Dünnschichtform für Dielektrika. Da es aus einem Mineral hergestellt wird, behält es auch bei hohen Temperaturen stabile Eigenschaften und hat gute Hochfrequenzeigenschaften.

Es gibt zwei Haupttypen von Glimmerkondensatoren: den Stapeltyp, bei dem Zinn- oder andere Metallfolie und Glimmer abwechselnd auf den Elektroden angeordnet sind, und die auf Glimmer gedruckte Silberpaste, die übereinander gestapelt wird, wobei die Silberpaste auf das Glimmer gedruckt wird. Der Silverbird-Typ hat bessere Eigenschaften, weil er hitzegepresst ist und eine größere Verbreitung hat.

Glimmer ist als weißer oder schwarzer Glimmer erhältlich, der je nach Zusammensetzung des Rohmaterials leicht unterschiedliche Formen und Farben aufweist.
Daher variieren Qualität und Zusammensetzung je nach Herkunftsgebiet und verwendetem Teil leicht.
Da es sich um ein natürlich vorkommendes Mineral handelt, ist es schwieriger als bei anderen Kondensatoren, die Qualität stabil zu halten.

Außerdem muss die dünne Glimmer-Schicht sorgfältig von Hand abgeschält werden, was Geschicklichkeit erfordert und teuer ist.

Was ist ein Schrittschaltmotoren?

Schrittschaltmotoren sind Motoren, deren Drehwinkel durch Impulssignale gesteuert werden kann und die eine hohe Positioniergenauigkeit gewährleisten.

Der Drehwinkel wird durch die Anzahl der Impulssignale, d. h. der Steuersignale, und die Anzahl der Phasen des Motors bestimmt, während die Drehgeschwindigkeit von der Impulsfrequenz abhängt, die der Geschwindigkeit der Impulse entspricht. Trotz der relativ geringen Kosten und des einfachen Motoraufbaus zeichnet er sich durch eine hohe Positioniergenauigkeit und ein hohes Drehmoment bei offenem Regelkreis aus.

Einsatzmöglichkeiten von Schrittschaltmotoren

Schrittschaltmotoren zeichnen sich aufgrund ihres Aufbaus durch eine präzise und reversible Winkelsteuerung aus und werden daher vor allem dort eingesetzt, wo es auf Positioniergenauigkeit ankommt. Ein Beispiel sind die Antriebsmotoren, die für die zweidimensionalen Bewegungen von Robotern, wie z. B. automatischen Transfereinrichtungen, verwendet werden.

Durch die Kombination von hochpräzisen Kugelumlaufspindeln und Schrittschaltmotoren kann die Vorschubgeschwindigkeit des Tisches mit extrem hoher Präzision und Wiederholbarkeit ausgedrückt werden. Auch bei Beschichtungsmaschinen, die je nach Ventilöffnung eine bestimmte Menge Farbe versprühen, können Schrittmotoren eingesetzt werden, um den Öffnungswinkel des Ventils für aufwändigere Vorgänge präzise einzustellen.

Das Prinzip des Schrittschaltmotors

Das Innere eines Schrittschaltmotors besteht aus einem Rotorteil, der mit einer Welle verbunden ist, und mehreren Statoren, die um seinen Umfang herum installiert sind. Der Rotor ist in zwei Teile unterteilt, die jeweils so magnetisiert sind, dass die N- und S-Pole in entgegengesetzter Phase liegen.

Der Stator zeichnet sich auch durch das Vorhandensein kleiner Zähne aus, deren Abstand zueinander genau gesteuert wird: Bei einem zweiphasigen Schrittschaltmotor sind die einander gegenüberliegenden Statoren mit der gleichen Polarität magnetisiert, während die benachbarten Statoren in entgegengesetzter Richtung magnetisiert sind. Es gibt also Statoren, die die Unebenheiten des Rotors in unterschiedlichen Richtungen anziehen und abstoßen, und der Rotor wird in einer energetisch stabilen Position in Bezug auf den Magnetisierungszustand des Stators gehalten.

Dann wird Strom angelegt, um die Polarität des Stators umzupolen, so dass sich der Rotor um einen Stator dreht. Durch die wiederholte Steuerung dieses Vorgangs kann der Drehwinkel entsprechend der mechanischen Genauigkeit der kleinen Zähne des Stators präzise gesteuert werden; bei einem Schrittschaltmotor mit fünf Phasen erfolgt die Steuerung nacheinander in fünf Schritten, so dass eine feinere Steuerung des Winkels möglich ist.

Weitere Informationen über Schrittschaltmotoren

1. Drehmoment von Schrittschaltmotoren

Das Ausgangsdrehmoment eines Schrittschaltmotors variiert je nach Drehzahl, wobei im Allgemeinen ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und ein niedriges Drehmoment bei hohen Drehzahlen vorliegt. Prüfen Sie bei der Auswahl eines Schrittschaltmotors die Motordrehzahl-Drehmoment-Kennlinie und wählen Sie einen Motor so aus, dass das erforderliche Drehmoment bei der Betriebsdrehzahl innerhalb der Auszugsdrehmomentkurve liegt.

Besondere Vorsicht ist geboten, wenn der Motor bei hohen Drehzahlen eingesetzt wird, da das Auszugsdrehmoment bei hohen Drehzahlen etwa 20% des maximalen Erreger-Ruhemoments beträgt.

Die Drehmomentcharakteristiken variieren auch je nach dem verwendeten Treiber, den Unterschieden im internen Aufbau und der Eingangsspannung, selbst bei Motoren mit den gleichen Außenabmessungen, so dass bei der Motorauswahl auch der Hersteller, die Treiberkombination und die Eingangsspannung berücksichtigt werden müssen.

2. Treiber für Schrittschaltmotoren

Für den Betrieb eines Schrittschaltmotors ist ein Steuergerät erforderlich, das als Treiber bezeichnet wird. Der Treiber steuert die Stromspannung, die zum Schrittschaltmotor fließt, und regelt damit die Drehgeschwindigkeit, den Umfang der Drehung usw.

Es gibt Treiber mit Konstantstrom- und Niederspannungsantriebssystemen, wobei das Konstantstromsystem aufgrund seiner besseren Drehmomentcharakteristik bei hohen Drehzahlen häufig verwendet wird. Im Allgemeinen wird dem Treiber von einem übergeordneten Steuergerät eine Impulsfolge als Anzeigewert für die Drehzahl und den Drehbetrag eingegeben, und der Motor wird entsprechend der eingegebenen Impulsfolge mit der angegebenen Drehzahl und dem angegebenen Betrag gedreht.

Einige Treiber sind mit einer Funktion namens Microstepping ausgestattet. Schrittschaltmotoren drehen sich unter Verwendung des Grundschrittwinkels als Mindestdrehwinkel, aber Treiber mit einer Mikroschrittfunktion können den zu jeder Spule fließenden Strom anpassen, den Grundschrittwinkel elektrisch unterteilen und die Auflösung der Drehung erhöhen.

Dies hat auch den Effekt, dass Vibrationen und Geräusche, das Überschwingen bei jedem Schrittwinkel und die Stoßdämpfung beim Anfahren und Anhalten reduziert werden. Die Auflösung der Mikroschrittfunktion kann je nach Verwendungszweck über DIP-Schalter usw. gewählt werden.

3. Verwendung mit AC-Servomotoren

AC-Servomotoren werden oft im Zusammenhang mit Schrittschaltmotoren genannt.

Geeignet/ungeeignet für Schrittschaltmotoren
AC-Servomotoren haben einen eingebauten Encoder und eine Rückkopplungssteuerung, so dass das Drehmoment unabhängig von der Anzahl der Umdrehungen relativ konstant ist. Schrittschaltmotoren hingegen sind für diese Anwendung nicht geeignet, da das Drehmoment bei hohen Drehzahlen abnimmt. Umgekehrt sind Schrittschaltmotoren geeignet, wenn der Haupteinsatzzweck niedrige Drehzahlen sind.

Schrittschaltmotoren sind auf dem Markt hauptsächlich in der Ausführung mit offenem Regelkreis erhältlich, aber es gibt auch Produkte, die mit Encodern für eine geschlossene Regelung und einen verbesserten Wirkungsgrad ausgestattet werden können. In diesen Fällen muss jedoch der andere Vorteil dieser Motoren, nämlich ihre relativ geringe Größe, ihre einfache Konfiguration und ihre niedrigen Kosten, überdacht werden.

Anwendungen, für die AC-Servomotoren besser geeignet sind
Anwendungen, bei denen AC-Servomotoren benötigt werden, sind solche, bei denen eine fortschrittliche Rotationssteuerung mit mehreren Motoren erforderlich ist. Da von einer Steuerung nicht erwartet werden kann, dass sie die Bewegung von Motor zu Motor durch Abtastung ausgleicht, sind AC-Servomotoren in diesem Fall besser geeignet als Schrittschaltmotoren, wie es bei Hochgeschwindigkeits-Drehbewegungen der Fall ist.