Frequenzumrichter auf rotierender Maschine montieren -- Fliehkräfte

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Hallo,

ich möchte gerne einen Frequenzumrichter auf einer rotierenden Maschine befestigen. Die Drehzahl der Maschine beträgt ca. 600 U/min. Die Entfernung des Frequenzumrichters zur Welle wäre ca. 0,3 bis 0,4m.

Gibt es Frequenzumrichter, die diese Fliehkräfte aushalten?


Beispielrechnung:

0,37kW - FU -> 2kg Masse
Entfernung 0,3m
Drehzahl 600U/min

Ergebnis Zentrifugalkraft: ca. 2370N (wenn ich richtig gerechnet habe)

Bin ich da komplett auf dem Holzweg? Oder ist so etwas realisierbar?
An dieser Maschine ist auch ein Motor angebaut, dieser hält die Zentrifugalkfraft seit knapp 20 Jahren aus. Ist das dann ein spezieller Motor oder halten die Motoren allgemein solche Belastungen problemlos aus?
 
Warum muss der FU mit rotieren?
Ich würde wann immer möglich eine stationäre Befestigung vorziehen - schon allein der Aspekte Kühlung, Verschmutzung, EMV und Parametrierung wegen.
Da es für mich nach einer Nachrüstung klingt wäre evtl. auch noch zu Prüfen, ob das einbringen des FUs eine Unwucht der Welle verursacht, die ausgeglichen werden sollte um unnötigen Verschleiß der Lagerung zu vermeiden.


Was Deinen Motor angeht, so denke ich, das man das so pauschal nicht sagen kann.
Faktoren für die Haltbarkeit sind m.E. ob die Welle des Motors als Radius (bezogen auf die Maschine) sitzt oder z.B. dem Umfang folgt.
Außerdem dürfte die Einschalt-Häufigkeit, also das Anlaufen unter Fliehkraft eine Rolle spielen.
Schlussendlich ist natürlich noch die Frage, welche Momente an der Motor-Welle auftreten durch die bewegte Last.
 
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Dann muss ich jetzt etwas weiter ausholen:

Wir möchten eine Maschine modernisieren.

Altzustand:

- Verlegemotor auf rotierender Mechanik montiert (keine Drehzahlrückführung)
- 2 induktive Sensoren als Hardwareendschalter

Beides wird über "Standard-Schleifringe" (18 Jahre alt) übertragen


Beim Umbau möchte ich gern folgende Komponenten auf der rotierenden Mechanik haben:

- Absolutwertdrehgeber Multiturn (immer exakte Position vorhanden, auch beim Ausschalten der Maschine)
- Inkrementalgeber (für genaue Längenmessung -> ausserhalb der rotierenden Mechanik ist keine exakte Längenmessung möglich)
- 2 induktive Sensoren (wieder als Hardwareendschalter)


Dazu habe ich jetzt zwei Möglichkeiten:

1. Möglichkeit

FU auf rotierende Mechanik setzen, alle Komponenten dort anschliessen.

Benötigte Schleifringe:

L1, N, PE für Versorgung FU (Sinusspannung über Schleifringe)
Profibus (dachte da an Siemens Power Rail Booster um die Profibus-Signale sicher über normale Schleifringe übertragen zu können)


2. Möglichkeit:

FU in Schaltschrank montieren:

- induktive Sensoren weiterhin über Schleifringe abgreifen
- beide Encoder als Profibus-Variante über Schleifringe mittels Power Rail Booster übertragen
- getaktete Spannung des FU´s wird auf die Schleifringe gegeben (Schirmung??)




Allerdings habe ich beim PowerRailBooster wieder das gleiche Problem. Laut Siemens ist ein Grenzwert von 0,5g angegeben.

Könnt ihr mir mal grundsätzlich sagen, wie ich die Belastung berechne?

Wenn ich eine Masse von 1kg habe und z.b. eine Zentrifugalkraft von 1000N (ca. 100kg) errechne, habe ich dann eine Belastung von 100g??
 
Zuletzt bearbeitet:
Mir kommt da gerade ein Vertreter-Besuch von jemandem von ABB in den Sinn, der hatte Funkmodule für indunktive Sensoren die per Energy-Harvesting die Versorgungsspannung generieren konnten - das könnte evtl. auch für Dich interessant sein. Ich muss aber zugeben, das ich das nur bei dem Vertreter gesehen und nie selber eingesetzt habe.

Könnt ihr mir mal grundsätzlich sagen, wie ich die Belastung berechne?

Wenn ich eine Masse von 1kg habe und z.b. eine Zentrifugalkraft von 1000N (ca. 100kg) errechne, habe ich dann eine Belastung von 100g??
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Die Fliehkraft (oder Zentrifugalkraft) berechnet sich z.B. so:

Code: 
 F = {Masse des Objekts in Kg} * ( {Geschwindigkeit des Objekts in m/s}² ) / { Radius der Trägerwelle } )

die so erhaltene Kraft setzen wir in folgende Formel ein:

Code: 
F / {Masse des Objekts in Kg} = a {Beschleunigung in m/s²}

Da auf der Erde ein g {Gewichtskraft durch Erdanziehung} meist mit 9,81m/s² angenommen wird, teilen wir unser Ergebnis a durch diesen Wert und erhalten nun eine Aussage, das wievielfache (oder welcher Bruchteil) der Gewichtskraft g auf die bewegte Masse wirkt. z.B. 2g = doppelte Erdanziehung, 0,5g = halbe Erdanziehung.

Die oben angebene Belastung für das Bauteil wäre demnach 101,9367 g
Das bedeutet, das der Prüfling, stünde er in diesem Moment auf einer Wage mit einer Masse von 1Kg einen Skalenausschlag von ~102Kg zustande bringen würde.
 
Also ich würde die induktiven Sensoren auf eine ET200 hängen, zusammen mit den beiden Encoder über eine Funk-PB Strecke oder besser Funk-PN Strecke aufs Festland übertragen. Ich meine das ist einfacher und stabiler als diese "Bus-über-Schleifring" Sachen.

Schwierig wird die Sache mit den Belastungen. Üblichweise sollte es aus dem kleinen Bereich der Sonderfahrzeugtechnik Geräte geben die höhe G-Kräfte in Form von Stößen verkraften. Allerdings weiß ich nicht inwieweit man das auf eine konstante Belastung wie in deinem Fall umrechnen kann. Aus dem Bauch heraus müsste man ja sagen dass Vibrationen und Stöße im Bereich von mehreren g schlimmer sind als eine konstante Belastung. Vielleicht mal bei Helmholz o.ä anfragen ob die einen PB-CU-Funk Wandler für einen solchen Einsatzbereich haben. Für die EAs würde ich an sowas denken: http://w3.siemens.com/mcms/distributed-io/de/ip65-systeme/et200pro/seiten/default.aspx. Die sind in Harz vergossen, also was soll da passieren?
 
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Also ich habe eine zeitlang mit (zerstörenden) Vibrationstests gearbeitet - üblicherweise sind die Angaben für Shock oder Drop - also Schlag oder Fallenlassen - die da angegebenen Kräfte sind meines Wissens nicht in eine konstante Dauerbelastung umzurechnen - man müsste ja eigentlich einen Abreißversuch machen, bei dem man an einem montierten Motor/FU/was-auch-immer mit einer Kraft X zieht. Zusätzlich müsste die Last auf die Motorwelle/Lager betrachtet werden, da diese durchaus vor dem Montageflansch aufgeben könnten.
Immerhin haben wir aufgrund der Rotation hier nur mit einer Kraftrichtung bezogen auf den Montageflansch zu rechnen.
 
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