AC-Getriebemotor im Vergleich zu Standard-AC-Motor: Wichtige Unterschiede

AC-Getriebemotor im Vergleich zu Standard-AC-Motor: Wichtige Unterschiede

Gleichstrommotoren sind in zahlreichen elektrischen Systemen sehr verbreitet. Es ist äußerst wichtig zu wissen, welcher Unterschied zwischen Gleichstrom-Getriebemotoren und Standard-Gleichstrommotoren besteht, und nicht nur, welche Komponenten am besten zu Ihnen passen. Zwar wandeln beide Geräte elektrische Energie in mechanische Energie um, doch ihre Konstruktion sowie Funktionalitäten und Anwendungen unterscheiden sich deutlich voneinander. In diesem Artikel besprechen wir die wichtigsten Unterschiede in den Systemen, unabhängig davon, ob sie in Klimaanlagen, Industriemaschinen oder in Haushaltsgeräten eingesetzt werden.

Grundlegende Definition und Kernkonstruktion

Standard-Wechselstrommotoren (AC) sind mit zwei wesentlichen Komponenten ausgestattet, nämlich einem Rotor und einem Stator. Der Rotor ist der Teil, der sich drehen kann, während ein Wechselstrom durch die Statorwicklungen des Motors fließt. Das Design des Motors ist einfach und konzentriert sich auf die Erzeugung von Drehbewegung aus dem zugeführten elektrischen Strom. Der Motor enthält keine zusätzlichen Bauteile zur Drehzahlreduktion oder Drehmomentsteigerung. Der Motor funktioniert eigenständig. Der AC-Getriebemotor ist eine Kombination aus einem AC-Motor und einem Getriebe, das auf der Abtriebswelle befestigt ist. Das Getriebe besteht aus einer Kombination von Stirnrad-, Schnecken- und Planetengetrieben, die dem Motor helfen, am Ausgang Drehzahl und Drehmoment anzupassen. Dies bietet eine vollständige Lösung für Anwendungen mit unterschiedlichen Drehzahlen und Drehmomenten.

Drehzahl- und Drehmomentkennlinien

Es ist deutlich bemerkenswert, dass ein Wechselstrommotor mit festen Drehzahlen, z. B. Einzel- oder Mehrfachgeschwindigkeit und ein Frequenzumrichter, ausgelegt ist, während ein Wechselstrom-Getriebemotor Geschwindigkeit gegen Drehmoment eintauscht, indem er sein Getriebe verwendet. Nehmen Sie beispielsweise einen Wechselstrommotor in einem Haushaltsventilator: Er läuft relativ hoch mit 1800 U/min, und ein mit 1800 U/min betriebener Wechselstrommotor, der mit einem 10:1-Getriebe kombiniert wird, arbeitet mit 180 U/min und liefert das 10-fache des ursprünglichen Drehmoments. Daher sind Getriebemotoren für Anwendungen mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment ausgelegt, auf die ein Wechselstrommotor mit relativ hohem Ertrag von 180 U/min ausgerichtet werden kann. Die Getriebemotoren sind wesentlich effizienter, wenn sie mit Wechselstrommotoren kombiniert werden, für langsame Drehungen mit geringer Drehzahl. Standardmotoren hingegen, die langsame Drehzahlen mit hohem Drehmoment nicht erreichen können, sind Standard-Getriebemotoren.

Anwendungsszenarien

Ein entscheidender Unterschied zwischen AC-Getriebemotoren und AC-Motoren besteht darin, dass ersteren das Einstellen von konstanten oder variablen Drehzahlen ermöglichen, z. B. einstufig oder mehrstufig. AC-Getriebemotoren tauschen Drehzahl gegen Drehmoment unter Verwendung des Getriebes, jedoch ein AC-Motor… Nehmen Sie einen AC-Motor mit 1800 U/min, der mit einem 10:1-Getriebe gekoppelt ist. Ein Motor mit 10-mal dem ursprünglichen Drehmoment und einer Ausgabe von 10-mal mehr des ursprünglichen Drehmoments. Ein Haushaltsventilator ist ein Beispiel für einen AC-Motor. Er läuft mit 1800 U/min, aber AC-Motoren, die auf hohe Rücklaufanwendungen ausgelegt sind, erfüllen den Zweck von niedrigen Drehzahlen mit hohem Drehmomentrücklauf bei 180 U/min. Sie sind effizienter in Kombination mit AC-Motoren für Drehungen mit niedriger Drehzahl, wofür Getriebemotoren den Zweck eines hohen Drehmoments erfüllen. Standard-Getriebemotoren sind, obwohl effizienter, nicht in der Lage, das hohe Drehmomentmaß zu erreichen.

Größe, Gewicht und Installation

Ein entscheidender Unterschied zwischen AC-Getriebemotoren und AC-Motoren besteht darin, dass ersteren das Einstellen von konstanten oder variablen Drehzahlen ermöglichen, z. B. einstufig oder mehrstufig. AC-Getriebemotoren tauschen Drehzahl gegen Drehmoment unter Verwendung des Getriebes, jedoch ein AC-Motor… Nehmen Sie einen AC-Motor mit 1800 U/min, der mit einem 10:1-Getriebe gekoppelt ist. Ein Motor mit 10-mal dem ursprünglichen Drehmoment und einer Ausgabe von 10-mal mehr des ursprünglichen Drehmoments. Ein Haushaltsventilator ist ein Beispiel für einen AC-Motor. Er läuft mit 1800 U/min, aber AC-Motoren, die auf hohe Rücklaufanwendungen ausgelegt sind, erfüllen den Zweck von niedrigen Drehzahlen mit hohem Drehmomentrücklauf bei 180 U/min. Sie sind effizienter in Kombination mit AC-Motoren für Drehungen mit niedriger Drehzahl, wofür Getriebemotoren den Zweck eines hohen Drehmoments erfüllen. Standard-Getriebemotoren sind, obwohl effizienter, nicht in der Lage, das hohe Drehmomentmaß zu erreichen.

Effizienz und Energieverbrauch

Der Unterschied zwischen AC-Getriebemotoren und AC-Motoren liegt hauptsächlich in ihren Wirkungsgraden, bedingt durch die Getriebetechnik der AC-Getriebemotoren. Der mechanische Wirkungsgrad eines AC-Motors ist höher (70–90 %), da die wesentlichen Verluste durch elektrischen Widerstand in den Spulen sowie Reibung in den Lagern entstehen. AC-Getriebemotoren weisen voraussichtlich einen geringeren Wirkungsgrad auf (60–85 %), da zusätzliche Energie durch Getriebe-Reibung, Schmiermittelwiderstand und mechanisches Spiel verloren geht. Nein, Getriebemotoren sind dennoch energieeffizient für die Arbeit, für die sie konzipiert sind. Häufig benötigt ein Getriebemotor sogar weniger Energie als ein Standardmotor derselben Größe, der dasselbe Drehmoment erzeugen soll. Beispielsweise benötigt ein AC-Getriebemotor im Vergleich zu einem großen Standardmotor, der dasselbe Drehmoment ohne Getriebe bereitstellt, bei gleicher Drehmomentleistung weniger Leistungsaufnahme.

Wartungsbedarf

Verschiedene Arten von Konstruktionen führen zu unterschiedlichen Wartungsanforderungen. Ein Standard-Wechselstrommotor benötigt nur minimale Wartung. Wartungsarbeiten beschränken sich auf das Schmieren von Öl tragenden Lagern, das Entfernen von Staub von Spulen und die Überprüfung der elektrischen Verbindungen. Es gibt weniger Wartungsprobleme und längere Serviceintervalle. Asynchronmotoren mit Getriebe benötigen aufgrund des Getriebes häufigere und intensivere Wartungsintervalle. Dazu gehören der regelmäßige Austausch des Getriebeöls sowie die Prüfung der Zähne auf Verschleiß und die Einstellung des Zahnspiels. Die beweglichen Teile des Getriebes erhöhen die Ausfallgefahr. Ein Beispiel hierfür ist ein abgenutztes Zahnrad, das die Geräusch- und Vibrationsemissionen des Motors erhöhen kann, was wiederum einen erhöhten Drehmomentbedarf und letztendlich einen Getriebeaustausch erfordert.

Kostenüberlegungen

Kostendifferenzen zeigen sich deutlich im Ankaufspreis und bei den Langzeitkosten. Standard-Wechselstrommotoren kosten je nach Größe und Leistung zwischen einigen Dollar und mehreren Hundert Dollar, wobei einfachere Modelle aufgrund ihres unkomplizierten Designs und der verwendeten Komponenten erschwinglicher sind. Standard-Wechselstrommotoren sind aufgrund ihres einfachen Aufbaus günstiger. Der Preis von Wechselstrom-Getriebemotoren bleibt dennoch aufgrund des integrierten Getriebes und der höheren Komplexität etwa zwei- bis dreimal so hoch wie bei vergleichbaren Standardmotoren. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass auch die Gesamtkosten über die Nutzungsdauer berücksichtigt werden sollten. In Anwendungen mit hohem Drehmoment benötigen Standardmotoren ein Getriebe, was zusätzliche Kosten für den Kauf, die Installation sowie Kompatibilitätsprobleme verursacht. Getriebemotoren vermeiden diese zusätzlichen Kosten und sind daher langfristig günstiger für Anwendungen mit hohem Drehmomentbedarf. Zudem gleichen die Energiekosteneinsparungen durch den Einsatz von Getriebemotoren die höheren Anschaffungskosten im Laufe der Zeit aus.

Steuerung und Präzision

Einige Anwendungen, die eine Steuerung der Drehzahl oder Position erfordern, benötigen eine erhebliche Regelung und Präzision. Beispielsweise ist die gesteuerte Präzision so gering, dass Einzelgeschwindigkeits-AC-Motoren als „begrenzte Präzision“ eingestuft werden. Mit Frequenzumrichtern werden AC-Motoren als „Variablgeschwindigkeitsmotoren“ beworben, was jedoch eine deutliche Überschätzung darstellt, da diese Motoren niemals in der Lage sind, präzise Drehmomente für Positionsregelungen zu steuern. Auch als Wechselstromgetriebemotoren bekannt, haben diese Motoren einen Regel- und Präzisionsvorteil, da Getriebekästen die Drehzahlregelung und Drehmomentverstärkung für ein AC-Motorsystem bereitstellen. Das feste Übersetzungsverhältnis des Getriebes sorgt für vorhersagbare Drehzahlen beim Öffnen und Schließen von Klappen zu bestimmten Winkeln oder bei der Synchronisation einer niedrigen Geschwindigkeit für Förderbänder. Für Anwendungen mit hoher Präzision sind einige Getriebemotoren mit Schnecken- oder Planetengetrieben ausgestattet, die eine überlegene Reduzierung und geringere Rückspielwerte im Vergleich zu externen Reduzierern bieten, die Standardmotoren antreiben.