Kräne sind in der modernen industriellen Produktion unverzichtbar und werden häufig in Häfen, auf Baustellen und in Werkshallen für den Materialtransport und Hebevorgänge eingesetzt. Ihre Leistung wirkt sich direkt auf Produktivität, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit aus. Mit Fortschritten in der Leistungselektronik und Steuerungstechnik, Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM-Motor) fährt haben sich aufgrund ihrer überlegenen Leistung als bevorzugte Lösung für die Aufrüstung von Kranantriebssystemen herausgestellt.
Herkömmliche Kräne werden hauptsächlich verwendet Induktionsmotoren, die trotz ihrer Einfachheit und geringen Kosten bei Krananwendungen mehrere Nachteile aufweisen:
Unzureichendes Anlaufdrehmoment: Erfordert zusätzliche Startvorrichtungen (z. B. hydraulische Kupplungen), was die Komplexität und die Wartungskosten erhöht.
Begrenzter Geschwindigkeitsbereich: Eine schlechte Geschwindigkeitsregelung beeinträchtigt die betriebliche Effizienz und Präzision.
Niedriger Leistungsfaktor: Erfordert zusätzliche Kompensationsgeräte, was die Netzbelastung erhöht.
Schlechte Energieeffizienz: Ein geringer Wirkungsgrad bei geringer Last führt zu übermäßigem Energieverlust.
Hohe Wartungskosten: Häufiger Bürstenwechsel erhöht Ausfallzeiten und Betriebskosten.
Diese Einschränkungen beeinträchtigen die Leistung des Krans und erfordern eine effizientere, stabilere und zuverlässigere Antriebslösung.
PMSM-Technologie überwindet die Nachteile von Induktionsmotoren und bietet:
✅ Hohe Effizienz und Leistungsdichte
• Permanentmagneterregung eliminiert Rotorkupferverluste und verbessert den Wirkungsgrad (bis zu 95 %+).
• Kompaktes und leichtes Design erhöht die Leistungsdichte.
✅ Leistungsfaktor nahezu eins
• Minimiert den Blindleistungsverbrauch und reduziert die Netzbelastung.
✅ Hohes Verhältnis von Drehmoment zu Trägheit
• Bietet ein hohes Anlaufdrehmoment und eine schnelle dynamische Reaktion, ideal für häufiges Beschleunigen/Verzögern.
✅ Großer Geschwindigkeitsbereich mit präziser Steuerung
• Vector Control (FOC) und Direct Torque Control (DTC) ermöglichen eine sanfte und genaue Geschwindigkeitsregelung.
✅ Geringer Wartungsaufwand und lange Lebensdauer
• Keine Bürsten oder Schleifringe reduzieren den Verschleiß und den Wartungsbedarf.
✅ Regeneratives Bremsen
• Gewinnt beim Senken/Bremsen Energie zurück und verbessert so die Energieeffizienz um 15–30 %.
PMSM-Laufwerke sind mittlerweile weit verbreitet in:
A. Laufkrane
• Wird in Fabriken/Lagern zur horizontalen und vertikalen Materialbewegung eingesetzt.
B. Portalkrane
• Einsatz in Häfen und Logistikzentren für den Schwerlastumschlag.
C. Turmdrehkrane
• Entscheidend für Baustellen, da es einen stabilen vertikalen Materialtransport gewährleistet.
D. Hafenkräne
• Behandeln Sie das Be- und Entladen von Containern mit hoher Präzision und Effizienz.
Hauptanwendungsbereiche
► Hebemechanismus
♦ Gewährleistet sanftes Heben/Senken ohne Schlupf und Energierückgewinnung.
► Trolley-Reisemechanismus
♦ Ermöglicht eine präzise Positionierung und Anti-Pendel-Kontrolle.
► Schwenkmechanismus
♦ Ermöglicht eine schnelle und präzise Drehung zur Richtungsanpassung.
Um die Leistung zu maximieren, sind fortschrittliche Steuerungsstrategien unerlässlich:
Kontrolltechniken
♦ Feldorientierte Steuerung (FOC) – Entkoppelt Drehmoment und Fluss für eine hochpräzise Steuerung.
♦ Direct Torque Control (DTC) – Vereinfacht Regelkreise für eine bessere dynamische Reaktion.
♦ Feldschwächungssteuerung – Erweitert den Geschwindigkeitsbereich für Hochgeschwindigkeitsbetrieb.
♦ Sensorlose Steuerung – Encoder werden überflüssig, wodurch Kosten und Wartungsaufwand gesenkt werden.
Designüberlegungen
♦ Permanentmagnetauswahl (NdFeB, SmCo für hohe Koerzitivfeldstärke).
♦ Wärmemanagement – Flüssigkeitskühlung für Hochleistungsanwendungen.
♦ EMV/EMI-Abschwächung – Abschirmung und Filterung zur Vermeidung von Störungen.
♦ Fehlertolerantes Design – Redundante Systeme für sicherheitskritische Vorgänge.
⇒ Intelligente und vernetzte Krane
♦ IoT-Integration für Echtzeitüberwachung und vorausschauende Wartung.
♦ KI-basierte Optimierung von Bewegungstrajektorien und Lasthandhabung.
⇒ Energieeffiziente und umweltfreundliche Lösungen
♦ Hocheffiziente PMSM-Designs (Motoren nach IE5-Standard).
♦ Hybrid-Energiespeicher (Superkondensatoren + Batterien) zur Spitzenlastreduzierung.
⇒ Modulare und leichte Designs
♦ Integrierte Motorantriebseinheiten für Plug-and-Play-Installation.
♦ Verbundwerkstoffe zur Gewichtsreduzierung bei gleichzeitiger Beibehaltung der Festigkeit.
⇒ Autonomer Betrieb
♦ Bildverarbeitung zur automatisierten Lastpositionierung.
♦ 5G-fähige Fernbedienung für gefährliche Umgebungen.
PMSM-Laufwerke sind Revolutionierung der Krantechnik durch Lieferung höhere Effizienz, Präzision und Zuverlässigkeit Gleichzeitig werden der Energieverbrauch und die Wartungskosten gesenkt. Als Intelligente Fertigung und Grüne Logistik Zugkraft gewinnen, Krane mit PMSM-Antrieb wird das werden Industriestandard, wodurch neue Leistungs- und Nachhaltigkeitsniveaus erschlossen werden.
Für Kranhersteller und -betreiber ist die Einführung der PMSM-Technologie keine Option mehr – sie ist eine Wettbewerbsnotwendigkeit.
