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Studienarbeit bringt besonderen Motorenprüfstand hervor

| Hochschulkommunikation, Fakultät Maschinenbau / Umwelttechnik, Fakultät Elektrotechnik, Medien und Informatik

Paketförderbänder, Druckmaschinen, Werkzeugmaschinen – elektrische Antriebe bilden heute das Rückgrat in vielen industriellen Maschinen. Elektrisches (Auto-) Fahren, Fliegen und elektrische Schiffsantriebe sind weitere Anwendungsgebiete, aber auch im privaten Gebrauch, z.B. in der Hausautomation und in Werkzeugen, sind elektrische Antriebe zu finden. Das Herzstück elektrischer Antriebe sind Elektromotoren.

Um die Lebensdauer der Maschinen nicht zu verkürzen, ist ein sanftes Anlaufen der Motoren wünschenswert. Doch wie die Massenträgheitsmomente unterschiedlicher Maschinen simulieren? Mit diesem Thema haben sich in den vergangenen Monaten Prof. Dr. Horst Rönnebeck von der Fakultät Maschinenbau/Umwelttechnik und sein Student Markus Lück intensiv beschäftigt.

 

Markus Lück hat einen besonderen Motorenprüfstand geplant

Im Rahmen einer Studienarbeit im Fach Technische Produktentwicklung entstand die Konstruktion des Elektromotorenprüfstands mit variablem Massenträgheitsmoment. „Die Basis der Studienarbeit war ein schematischer Aufbau – ein Antriebsmotor, ein Messgerät, eine Vorrichtung und ein Lastmotor. Mit diesem Aufbau und einigen weiteren wichtigen Eckpunkten als Vorgabe sollte ein voll funktionsfähiger Prüfstand mit variablem Massenträgheitsmoment entstehen. In einem Spagat sollte der Prüfstand außerdem günstig und einfach aufgebaut sein, aber gleichzeitig robust sein und mit höchster Präzision laufen. Diese Aufgabe habe ich im Rahmen einer Studienarbeit übernommen und konnte dabei die theoretischen Grundlagen aus dem Studium in einem realen Projekt anwenden. Dazu erstellte ich erste Entwürfe, berechnete und legte Komponenten aus und konstruierte Bauteile im CAD – immer im Hinterkopf, dass die Teile gefertigt und montiert werden müssen. Eigens im CAD konstruierte Bauteile real in der Hand zu halten ist dabei eine Sache. Aber einen ganzen Prüfstand zu planen, entwerfen, konstruieren, montieren und bei der finalen Inbetriebnahme dabei zu sein, das war mein persönliches Highlight des Studiums“, sagt Markus Lück, Maschinenbaustudent im 7. Semester.

Nachdem der von Markus Lück konstruierte Motorenprüfstand in der hochschuleigenen Mechanikwerkstatt gefertigt wurde, ist er im Antriebe- und Maschinenlabor der Fakultät Elektrotechnik, Medien und Informatik (EMI) aufgebaut worden. Zur Freude von wissenschaftlichen Mitarbeiter Hauke Nannen, der an Ansteuerverfahren für Sanftstarter forscht. Der neue Motorenprüfstand erleichtert seine Forschungsarbeit. Denn das Besondere an dem Prüfstand: er simuliert mit einer Lastmaschine das Drehmoment der Last und das aktive Trägheitsmoment, dabei kann die Größe des Trägheitsmomentes durch wenige Handgriffe eingestellt werden, ähnlich wie das Nachlegen von Hantelscheiben beim Gewichtheben. Somit können mit dem Motorenprüfstand unterschiedliche Massenträgheitsmomente nachgestellt werden – mit kleinen Trägheitsscheiben wird jeweils ein Massenträgheitsmoment von 0,1 kgm2 mit 5,1 kg Masse erzeugt, mit großen Trägheitsscheiben ein Massenträgheitsmoment von 0,2 kgm2. Maximal können Scheiben mit einem Gesamt-Massenträgheitsmoment von 2 kgm2 auf die Welle gesetzt werden. Weniger technisch ausgedrückt: von einfachen Pumpenmotoren bis hin zu großen Sägeblättern ist alles simulierbar. Ein besonderer Elektromotorenprüfstand, der auch ein besonderes Beispiel für eine erfolgreiche und unkomplizierte fakultätsübergreifende Zusammenarbeit ist.

 

Schematischen Aufbau (aus der Aufgabenstellung von Prof. Dr. Rönnebeck) des Prüfstands

Der Motorenprüfstand als CAD-Modell…

… und fertig aufgebaut im Labor.

Hauke Nannen, wissenschaftlicher Mitarbeiter, forscht an prädiktiven Steuerverfahren für Asynchronmaschinen am Sanftstarter.

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