Hier geht es um die zwei Augenblicke, in denen ein Antrieb am meisten verlangt: das Losfahren und das Anhalten. Das volle Sammelband 4.0 soll anlaufen, ohne dass der Leitungsschutz fällt, und Band 4.6 soll stehen, bevor die Wanne die Kante erreicht.
Schritt 3 von 5. Du berechnest den Anlauf des Sammelbands 4.0 mit vier Verfahren, entscheidest dich für eines, zeichnest die Stern-Dreieck-Schaltung und wählst ein Bremsverfahren für Band 4.6.
Danach: Rechenwege und Lösungen zu Teil 3
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Beim Anlauf zählen zwei Zahlen: der Strom, den der Abgang verkraftet, und das Moment, das die Last braucht. Ein Verfahren, das nur eine davon erfüllt, ist keine Lösung.
Am Ende hast du: Anlaufvergleich Sammelband 4.0, Stromlaufplan Stern-Dreieck und Bremskonzept Band 4.6
Das Sammelband 4.0 nimmt die Wannen aus zwei Check-in-Linien auf und wird bisher direkt eingeschaltet. Nach einem Stau steht es voll belegt. Für den Ersatzmotor von Band 4.6 liegt ein Angebot mit Federdruckbremse vor. Welches Bremsverfahren Band 4.6 bekommt, entscheidet ihr hier. Die Motordaten stehen auf der Karte weiter unten.
Erst du, dann die anderen
Das Moment, das die voll belegte Strecke von 4.0 zum Losbrechen braucht, steht auf keinem Leistungsschild. Wie kommst du an diesen Wert?
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Am stehenden, voll belegten Band messen. Mit einem Drehmomentschlüssel an der Motorwelle oder am Getriebe, bei freigeschaltetem Antrieb. Du misst genau diese Strecke mit dieser Belegung. Der Preis: Das Band muss voll stehen und außer Betrieb sein, und die Messung gilt nur für den Zustand an diesem Tag.
- Aus Masse und Reibung rechnen, wie in Teil 1. Geht am Schreibtisch und für jede Belegung. Der Preis: Die Haftreibung beim Losbrechen ist größer als die Reibung im Lauf, und die Reibwerte kennst du nur aus Tabellen.
- Aus einem Anlaufversuch schließen. Einen Anlauf mit Umrichter aufzeichnen und aus Strom und Drehzahl auf das Moment schließen. Nahe an der Wirklichkeit. Der Preis: Du brauchst den Umrichter schon, und aus dem Strom auf das Moment zu schließen braucht die Kennlinie des Motors.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Gegebene Werte: Sammelband 4.0 und Band 4.6 · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte: Sammelband 4.0 und Band 4.6
- Motor Sammelband 4.0, Leistungsschild
- 7,5 kW · 4-polig · 400/690 V Δ/Y · 14,6 A bei 400 V · cos φ 0,82 · IE3 90,4 % · 1.460 1/min · MN 49,06 Nm
- Anlaufkennwerte 4.0 (Datenblatt)
- IAIN = 7,3 · MAMN = 2,3
- Anschluss 4.0
- am 400-V-Netz im Dreieck · bisher direkt eingeschaltet · Abgang in der UV-K4 mit Leitungsschutzschalter B16, eingesetzt bei der letzten Wartung; welcher Leitungsschutz vorher eingebaut war, ist nicht dokumentiert
- Last 4.0
- Losbrechmoment der voll belegten Strecke, auf die Motorwelle bezogen: 0,85 · MN
- Sanftanlaufgerät für 4.0
- Startspannung einstellbar von 30 bis 80 % der Netzspannung · geplant wird mit 70 %
- Umrichter für 4.0
- 7,5 kW · beim Anlauf bis 150 % des Bemessungsstroms des Motors für 60 s · der Motor entwickelt dabei bis 150 % seines Bemessungsmoments
- Band 4.6 im Betrieb
- Bandgeschwindigkeit 0,5 m/s · läuft ohne Bremse nach dem Ausschalten 0,6 s nach · Lichtschranke -B1 meldet die Wanne 0,10 m vor der Kante
- Angebot für den Ersatzmotor 4.6: Federdruckbremse als Option
- Bremsmoment 4 Nm · Lüftspule 24 V DC · Anhaltezeit des Bands mit Bremse laut Angebot 0,1 s, vom Abschalten bis zum Stillstand
- Annahme für Nachlaufwege
- Das Band verzögert vom Abschalten bis zum Stillstand gleichmäßig.
Motordaten aus Leistungsschild und Datenblatt, Last und Gerätewerte von der Instandhaltung. Alle Werte sind für den Unterricht konstruiert.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
Anlaufvergleich Sammelband 4.0, Stromlaufplan Stern-Dreieck und Bremskonzept Band 4.6
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- der Vergleichstabelle für Direktanlauf, Stern-Dreieck, Sanftanlauf und Umrichter mit Anlaufstrom, Anlaufmoment und Leitungsschutz
- eurer Entscheidung für ein Anlassverfahren am Sammelband 4.0 mit Begründung und passendem Leitungsschutz
- dem Hauptstromkreis der Stern-Dreieck-Schaltung mit dem Einstellwert des Motorschutzrelais
- dem Bremskonzept für Band 4.6 mit Nachlaufweg und Begründung
Zur Dokumentation
Jede Zahl mit Formel, eingesetzten Werten und Einheit. Jede Annahme ist als Annahme gekennzeichnet, etwa die Startspannung des Sanftanlaufs oder die gleichmäßige Verzögerung beim Bremsen. Zu jeder Entscheidung steht ein Satz, weshalb sie so gefallen ist.
Abgenommen wird es im Review durch ein anderes Team. Zu Meilenstein M2 zeichnet die Projektleitung die Schaltungsunterlagen ab.
Aufgabe 5.1
Bestimme die Anlaufwerte des Sammelbands 4.0 beim Direktanlauf:
- Berechne den Anlaufstrom IA.
- Berechne das Anlaufmoment MA.
- Berechne das Losbrechmoment der voll belegten Strecke.
- Vergleiche Anlaufmoment und Losbrechmoment.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Anlaufstrom · Anzugsmoment · Dreiphasen-Asynchronmotor
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 5.2
Kläre, weshalb der Leitungsschutz beim Anfahren des Sammelbands 4.0 auslöst:
- Bestimme den Strombereich, in dem ein Leitungsschutzschalter B16 unverzögert auslöst.
- Vergleiche den Anlaufstrom von 4.0 mit diesem Bereich.
- Erkläre, weshalb der LS B16 im Betrieb hält.
- Beurteile, ob der LS auch beim Anfahren des leeren Bands auslösen würde.
- Beurteile, ob ein LS C16 das Problem sicher löst.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Leitungsschutzschalter · Auslösekennlinie · Auslösecharakteristik · Anlaufstrom
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 5.3
Prüfe den Stern-Dreieck-Anlauf für das Sammelband 4.0:
- Beschreibe, welche Spannung in der Sternstufe an einem Wicklungsstrang liegt.
- Berechne den Anlaufstrom in der Sternstufe.
- Berechne das Anlaufmoment in der Sternstufe.
- Entscheide, ob die voll belegte Strecke in der Sternstufe losbricht.
- Beurteile, ob der LS B16 den Anlauf in der Sternstufe hält.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Stern-Dreieck-Anlauf · Anlassverfahren · Sternschaltung
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 5.4
Plane die Stern-Dreieck-Schaltung für das Sammelband 4.0:
- Erkläre, weshalb der Motor dafür am 400-V-Netz im Dreieck laufen muss.
- Prüfe mit den Leistungsschildern, welche Motoren des Abschnitts 4 für Stern-Dreieck in Frage kommen.
- Ergänze in der Vorlage den Hauptstromkreis mit Netzschütz -Q1, Sternschütz -Q2 und Dreieckschütz -Q3.
- Berechne den Einstellwert des Motorschutzrelais -F2, das in der Leitung zu U1, V1 und W1 sitzt.
- Begründe, weshalb -Q2 und -Q3 gegeneinander verriegelt sind.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Stern-Dreieck-Schaltung · Motorschutzrelais · Klemmbrett · Leistungsschild
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 5.5
Rechne die beiden elektronischen Anlaufverfahren für das Sammelband 4.0 durch:
- Erkläre, wie sich Anlaufstrom und Anlaufmoment ändern, wenn der Sanftanlauf die Spannung absenkt.
- Berechne Anlaufstrom und Anlaufmoment bei 70 % Startspannung.
- Berechne den größten Motorstrom und das größte Moment beim Anlauf mit dem Umrichter.
- Vergleiche beide Verfahren mit dem Losbrechmoment der vollen Strecke.
- Beurteile für beide Verfahren, ob der LS B16 bleiben kann.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Sanftanlaufgerät · Frequenzumrichter · Anlassverfahren
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 5.6
Entscheide dich für ein Anlassverfahren für das Sammelband 4.0:
- Stelle die vier Verfahren in der Tabelle gegenüber.
- Ergänze je Verfahren einen Vorzug und einen Preis.
- Entscheide dich für ein Verfahren.
- Begründe deine Entscheidung gegenüber der Projektleitung.
- Nenne den Leitungsschutz, den der Abgang in der UV-K4 danach bekommt.
| Verfahren | Anlaufstrom | Anlaufmoment | bricht voll belegt los? | LS B16 hält? | Vorzug | Preis |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Direktanlauf | ||||||
| Stern-Dreieck | ||||||
| Sanftanlauf 70 % | ||||||
| Umrichter |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Anlassverfahren · Sanftanlaufgerät · Frequenzumrichter · Leitungsschutzschalter
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 5.7
Bestimme, wie weit Band 4.6 nach dem Abschalten nachläuft:
- Skizziere die Bandgeschwindigkeit über der Zeit vom Abschalten bis zum Stillstand.
- Berechne den Nachlaufweg ohne Bremse.
- Vergleiche den Nachlaufweg mit dem Abstand der Lichtschranke -B1 zur Kante.
- Berechne den Nachlaufweg mit Bremse, mit der Anhaltezeit aus dem Angebot.
- Bestimme die längste Anhaltezeit, bei der die Wanne gerade noch vor der Kante stehen bleibt.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: gleichmäßig verzögerte Bewegung · Bremsweg · Geschwindigkeit
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 5.8
Wähle ein Bremsverfahren für Band 4.6:
- Beschreibe, wie Federdruckbremse, Gleichstrombremsung, Gegenstrombremsung und generatorisches Bremsen mit Umrichter und Bremswiderstand bremsen.
- Vergleiche die vier Verfahren in der Tabelle.
- Beurteile, was jedes Verfahren bei Not-Halt und bei Stromausfall tut.
- Entscheide dich für ein Verfahren oder eine Kombination.
- Begründe deine Wahl gegenüber der Rolle Sicherheit und Umwelt in deinem Team.
| Verfahren | wie es bremst | hält im Stillstand? | bei Not-Halt | bei Stromausfall | Aufwand | für 4.6? |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Federdruckbremse | ||||||
| Gleichstrombremsung | ||||||
| Gegenstrombremsung | ||||||
| Generatorisch mit Umrichter |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Federdruckbremse · Gleichstrombremsung · Gegenstrombremsung · Bremswiderstand · Bremsverfahren
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Die Lage ändert sich
Der Motor des Sammelbands 4.0 muss ebenfalls getauscht werden. Die Instandhaltung meldet: In der Leistung ist er nur als 230/400 V lieferbar, sonst mit denselben Daten.
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe, welche Anlassverfahren aus deinem Vergleich übrig bleiben.
- Nenne, was sich an deinem Stromlaufplan und am Einstellwert des Motorschutzes ändert.
- Entscheide neu, mit einem Satz Begründung für die Projektleitung.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.