Hallo Mechatroniker!

Willkommen zu einer neuen Ausgabe des SINADRIVES-Blogs mit dem Thema: Leistungsberechnung bzw. Auslegung.

April 2021

Dieses Mal werden wir uns mit der Leistungsberechnung bzw. Auslegung

genereller Motoren und Linearmotoren beschäftigen.

Viel Theorie und wenig Praxis … kommt Ihnen das bekannt vor?

In der Berufsausbildung oder dem Studium trifft das oft leider zu.

Man lernt viele komplexe Formeln, Theorien und Gesetze von renummerierten Wissenschaftler. Im wirklichen Leben fragen wir uns jedoch oft, ob spezifisches Wissen erworben werden kann, das sich dann nur auf ein begrenztes Gebiet bezieht und sich auf die tägliche Tätigkeit eines mechanischen oder mechatronischen Konstrukteurs konzentriert. Heute zeigen wir Ihnen eine einfache Formel mit der Sie die erforderliche Elektromotor Leistung bei linearen Bewegungsanwendungen abschätzen können. Es ist so einfach, dass Sie keinen Taschenrechner benötigen. Bevor wir anfangen, dann doch ein bisschen Theorie, damit Sie alles einfacher nachvollziehbar ist.
Wir werden zuerst über Linearmotor Leistung sprechen und uns nur auf die mechanische Leistung konzentrieren. Kraft ist die Energiemenge, die Sie benötigen, um eine Masse zu beschleunigen, bewegen oder zu bremsen.

Die Leistung von generellen motoren und Linearmotoren ist immer die Funktion von zwei Variablen: Geschwindigkeit und Kraft.

P=ʃ(VxF)

Je größer die Geschwindigkeit und Kraft, desto größer die benötigte Elektromotor Leistung. Wenn wir mit der gleichen verfügbaren Leistung die Geschwindigkeit reduzieren, können wir eine größere Kraft erzielen und umgekehrt. In einem praktischen Beispiel eines Aufzugs haben wir zwei Lösungen, wenn es mit dem Linearmotor nicht möglich ist, eine bestimmte Masse anzuheben: A. Wir können die Motorleistung erhöhen oder B: Die Drehzahl verringern (z. B. mit einem Übersetzungsgetriebe mit einem größeren Übersetzungsverhältnis).
Die verfügbare Linearmotor Leistung ändert sich nach einem Übersetzungsverhältnis nicht (nur das Drehmoment) und hängt auch nicht von der mechanischen Lösung ab. Sie ist konstant und hängt ausschließlich vom Elektromotor ab.

Die Leistung kann durch Systemkomponenten wie Getriebe oder Reibung in den Führungen oder Lagern verschlechtert werden.

Die Nettoleistung ergibt sich aus:

 Pnet = P Motor – P Verluste

Wenn wir zum vorherigen Beispiel des Aufzugs mit Leistungsproblemen zurückkehren, besteht eine andere Möglichkeit darin, die  Leistung der Komponenten zu verbessern, in dem beispielsweise ein Schneckengetriebe (µ = 40%) durch ein Stirnradgetriebe (µ = 80%) ersetzt wird. In diesem Fall würde die Tragfähigkeit um 100% erhöht. Nachdem alle diese Konzepte geklärt sind, möchte ich Ihnen die erste Formel zur berechnung der Leistung geben.

Berechnung der Leistung:

P (kW) = M × V / 100.000 × µ

Wobei:
M = die zu bewegende Masse, kg
V = Bewegungsgeschwindigkeit, mm / s
100.000 = die Konstante, das Umrechnungsergebnis aller physikalischen Einheiten
µ = die Leistung des gesamten Systems (Faktor von 0,1 bis 0,9)

Lineare Bewegung: Beispiel Linearmotor Leistungsberechnung:

Wir kehren zum Beispiel des Aufzugs zurück, wo wir 500 kg mit einer Geschwindigkeit von 50 mm / s bewegen müssen. Als Getriebe haben wir eine trapezförmige Gewindespindel mit µ von 0,3 gewählt. Die notwendige Kraft wäre:

                                                                                                    P = 500 x 50 / 100.000 x 0,3 = 0,83 kW

Wenn die erforderliche Geschwindigkeit 500 mm / s beträgt, wäre die erforderliche Leistung

P = 500 x 500 / 100.000 x 0,3 = 8,3 kW

10 mal mehr, da wir die Geschwindigkeit mit 10 multipliziert haben.
Ein paar Tipps. Wenn die Anwendung mehrere Übertragungselemente enthält, müssen Sie die Leistungswerte miteinander multiplizieren und das Ergebnis in die Formel einfügen. Beispiel: Wir verwenden eine trapezförmige Gewindespindel mit µ = 0,3 und ein Schneckengetriebe mit µ von 0,4. Die resultierende Ausbeute wäre

µ = 0,3 x 0,4 = 0,12.

Der Wert 0,12 sollte in der Formel verwendet werden.
Ich bin persönlich beeindruckt und habe gleichzeitig Bedenken bei diesen Daten: Eine Leistung von 0,12 bedeutet, dass 88% der Energie verloren gehen und in Abwärme umgewandelt werden. Sie sind die nicht behebbaren Energieverluste bei Elektrizität oder anderen Energieformen. Wenn Sie ein neues System entwerfen, achten Sie bitte besonders auf die Leistung jeder Komponente. Verwenden Sie Komponenten mit der bestmöglichen Leistung. Der ideale Wert würde über 0,6 – 0,65 liegen – das heißt, nur ein Drittel wären Verluste.

Vorteile einer effizienten Linearmotor Leistungsberechnung:

Wenn wir mit effizienteren Komponenten arbeiten, können wir den Verbrauch der Maschinen, die Abmessungen des Schaltschranks und der Verkabelungsquerschnitte reduzieren und die Maschinenproduktivität erhöhen. Gemeinsam können wir erreichen die Welt effizienter und sauberer zu machen.
Üben Sie diese Formel noch heute und überprüfen Sie die Leistung der Komponenten, die Sie anwenden. Ich bin sicher, es gibt viel zu optimieren!

Im Zweifelsfall können Sie uns kontaktieren und alles rund um diese Formel hinterfragen.

Wir helfen Ihnen gerne. Kontaktieren Sie uns via unser Kontaktformular SINADRIVES oder kontaktieren uns über einen Kommentar in diesem Blog.

Gerne stehen wir Ihnen auch telefonisch und persönlich zu diesem und allen anderen Themen zur Verfügung.

Wir sehen uns in der nächsten Ausgabe. Bis dahin alles Gute!

Ihr SINADRIVES Team.

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