Steigerung der Energieeffizienz ist das große Ziel
Neuer Antriebsprüfstand an der Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe ermöglicht umfangreiche Tests sowie Langzeitmessungen unter Öko-Gesichtspunkten
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Mit diesem Prüfstand können unterschiedliche Antriebe mit verschiedenen Belastungen und Betriebsarten untersucht werden. Im Bild: Mathias Lindner (2.v.l.), Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe, erläutert zwei Diplomanden den Versuchsaufbau. Foto: Heiko Kießling |
Einen Schwerpunkt der Forschungsthemen der Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe an der Technischen Universität Chemnitz bildet der verantwortungsvolle Umgang mit Energie und Rohstoffen. Damit leistet die Professur vor dem Hintergrund steigender Energie- und Rohstoffpreise und der Verknappung der Ressourcen einen wichtigen Beitrag zum Klima- und Umweltschutz. "Dieser Schwerpunkt wird zunehmend auch zum Gegenstand der Forschungs- und Entwicklungsrichtungen der Industriepartner der Professur. Dies trifft derzeit verstärkt auf elektrische Fahrzeugantriebe und Generatoren in Windenergieanlagen zu", sagt Prof. Dr. Ralf Werner, Inhaber der Professur.
Für messtechnische Untersuchungen an Fahrzeugantrieben wurde nun ein neuer Antriebsprüfstand angeschafft und in der Laborhalle H an der Reichenhainer Straße aufgebaut. Seit März 2010 ist er betriebsfähig. "Ein Drittmittelthema wurde bereits erfolgreich mit dem Prüfstand bearbeitet. Ein weiterer Forschungs- und Entwicklungsvertrag über das nächste Forschungsprojekt, welches mit Hilfe des Prüfstandes bearbeitet werden soll, wurde bereits abgeschlossen", berichtet Werner und ergänzt: "Es hat sich gezeigt, dass für Fahrzeuge mit Radnabenantrieb Belastungseinrichtungen für große Drehmomente und relativ kleine Drehzahlen benötigt werden. Elektromotoren für Hybridfahrzeuge mit Getrieben im Antriebsstrang müssen hingegen mit größeren Drehzahlen, dafür aber geringeren Drehmomenten belastet werden." Der Antriebsprüfstand bestehe daher aus zwei getrennten Belastungseinrichtungen. Die Belastungsmaschine 1 erreicht ein Drehmoment von maximal 5.000 Nm bei einer maximalen Drehzahl von 500 U/min, bei der Belastungsmaschine 2 liegen die Zahlen genau anders herum - das Drehmoment bei maximal 500 Nm, die Drehzahl bei maximal 5.000 U/min.
Der Prüfstand, mit dem auch Antriebe größerer Nutzfahrzeuge getestet werden können, ist mit einem rückspeisefähigen Stromrichter für die Belastungsmaschinen ausgerüstet. "Dieser erlaubt sowohl einen drehzahlgeregelten als auch einen drehmomentgeregelten Betrieb. Der Leistungsbereich erstreckt sich bis 100 kW. Es ist auch möglich, über einen Steuerrechner bestimmte Lastprofile vorzugeben und diese dann automatisch abzufahren", erläutert Werner. Die Belastungsmaschinen können sowohl motorisch als auch generatorisch im Rechts- oder Linkslauf betrieben werden, so dass die zu prüfenden Motoren in allen vier Betriebsquadranten untersucht werden können. Dies ist besonders bei der Betrachtung der Rekuperationseigenschaften von Fahrmotoren von Bedeutung. Der rückspeisefähige Stromrichter erlaubt die Rückspeisung der Bremsenergie in das Netz. Dadurch ist ein energiesparender Prüfablauf möglich. Der Prüfstand nimmt daher nicht die gesamte Antriebsleistung aus dem Netz auf, sondern es brauchen nur die Verlustleistungen der Gesamtanlage aus dem Netz zugeführt werden. "Dies ist besonders bei Langzeitmessungen mit großen Antriebsleistungen ökonomisch und ökologisch vorteilhaft", schätzt Werner ein.
Weitere Entwicklungsrichtungen der Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe sind laut Aussage des Lehrstuhlinhabers das Vordringen in höhere Drehzahlbereiche der Antriebe sowie die Steigerung der Energieeffizienz in der elektrischen Antriebstechnik. "Bedenkt man, dass in modernen Industriestaaten etwa 50 bis 60 Prozent der gesamten erzeugten Elektroenergie in elektrischen Antrieben umgesetzt wird, lässt sich das große Einsparpotential erkennen", sagt Werner. Perspektivisch sei deshalb die Anschaffung einer dritten Belastungsmaschine mit Drehzahlen bis 30.000 U/min und einer Leistung bis 100 kW vorgesehen.
Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Ralf Werner, Telefon 0371 531-24210, E-Mail ralf.werner@hrz.tu-chemnitz.de
Mario Steinebach
18.05.2010
