Definition und Funktionsweise:
Feldschwächung (engl. Field Weakening) ist ein Betriebsmodus von Elektromotoren, insbesondere von Synchron- und Asynchronmotoren, der es ermöglicht, die Drehzahl des Motors über seine Nenndrehzahl hinaus zu erhöhen. Dies wird durch eine gezielte Reduzierung des Magnetfeldes im Motor erreicht, typischerweise durch eine Anpassung der Stromkomponenten im Frequenzumrichter oder Servoverstärker.
Ohne Feldschwächung würde die Motorspannung bei Drehzahlen über der Nenndrehzahl zu stark ansteigen und den Umrichter überlasten. Durch die Feldschwächung wird die induzierte Motorspannung reduziert, sodass der Motor auch bei höheren Drehzahlen betrieben werden kann. Der Nachteil ist, dass das verfügbare Drehmoment des Motors im Feldschwächbereich abnimmt.
Relevanz in der Antriebstechnik:
Die Feldschwächung ist ein wichtiges Verfahren, um den nutzbaren Drehzahlbereich eines Motors zu erweitern, ohne einen größeren oder spezielleren Motor einsetzen zu müssen. Dies ist besonders relevant in Anwendungen, bei denen sowohl ein hohes Drehmoment im unteren Drehzahlbereich als auch eine hohe Maximaldrehzahl gefordert ist.
Merkmale:
- Erweiterter Drehzahlbereich: Der Motor kann deutlich über seine Nenndrehzahl hinaus betrieben werden (oft bis zum 2- bis 5-fachen der Nenndrehzahl).
- Reduziertes Drehmoment: Im Feldschwächbereich ist das maximal verfügbare Drehmoment umgekehrt proportional zur Drehzahl. Die Leistung bleibt in diesem Bereich oft konstant.
- Energieeffizienz: Moderne Umrichter nutzen Feldschwächung intelligent, um die Effizienz zu optimieren.
- Software-Implementierung: Die Feldschwächung wird durch Algorithmen im Frequenzumrichter oder Servoverstärker gesteuert.
Anwendungsbereiche:
Feldschwächung wird in verschiedenen hochdynamischen oder breitbandigen Antriebsanwendungen eingesetzt:
- Werkzeugmaschinen: Bei Spindelantrieben, die sowohl hohes Drehmoment für die Bearbeitung als auch hohe Drehzahlen für schnelle Leerfahrten benötigen.
- Druckmaschinen: Für die schnelle und präzise Bewegung von Zylindern.
- Textilmaschinen: Bei Spindelantrieben oder Wicklern.
- Servomotoren: Ermöglicht eine höhere maximale Drehzahl für Servomotoren und damit eine größere Flexibilität in der Motion Control.
- Elektrofahrzeuge: In Traktionsantrieben, um einen breiten Geschwindigkeitsbereich abzudecken.
Feldschwächung ist eine fortschrittliche Funktion moderner Antriebsregler, die die Leistungsfähigkeit und Flexibilität elektrischer Antriebe erhöht.
→ Siehe auch: Servomotor, Frequenzumrichter, Asynchronmotor, Drehzahlregelung, Antriebstechnik, Nennmoment
