Mütze, Anette

Elektrische Antriebstechnik und Maschinen

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Die Herausforderung:

Wie kann sich Forschung zu optimierten Antriebstechniken von Entwicklungsarbeit unterscheiden, um damit als förderungswürdig zu gelten?

Aus der Diskussion:

Das veraltete Bild des Elektromotors lässt sich sehr gut mit der Fragestellung „Blech und Kupfer wie eh und je?“ zusammenfassen. Tatsächlich haben sich die Materialien, aus denen elektrische Motoren hergestellt werden, nur geringfügig verändert. Moderne Motoren werden jedoch mit Hilfe eines Umrichters betrieben. Dadurch können sie drehzahlvariabel und direkt, ohne Hilfe eines Getriebes, für einen weiten Drehzahlbereich ausgelegt werden. Dies erlaubt oft eine Verbesserung der Effizienz des Gesamtsystems. Ein typisches Anwendungsbeispiel ist z.B. die Durchflussregelung von Pumpen: Konventionelle Pumpen verfügen über Reserven und sind somit überdimensioniert. Die Durchflussmenge wird mit einem Ventil reguliert, welches die Durchflussmenge drosselt, was den Wirkungsgrad des Gesamtsystems deutlich reduziert. Der mit einem Umrichter gespeiste Motor einer Pumpe passt seine Drehzahl direkt an den Bedarf an, es muss keine Leistung im Ventil „weggedrosselt“ werden. Durch den Betrieb am Frequenzumrichter verschwimmen die einstigen Grenzen zwischen den verschiedenen Motoren. Einst wichtige Kenngrößen, wie z.B. die Drehzahl-Drehmomentkennlinie und der Wirkungsgrad in einem gegebenen Betriebspunkt, werden durch verschiedene Performanceparameter und deren Verteilung über einen breiten Leistungsbereich ersetzt. Es stellt sich die Frage, ob dieser Prozess des Konstruierens und des Optimierens von Umrichter gespeisten Motoren der Entwicklung oder der Forschung zuzuordnen ist? Oft wird dies als Entwicklung betrachtet, da es sich nicht um die Neuschöpfung von Antriebstechniken handelt. Bei genauerem Hinsehen erkennt man, dass während des Entwicklungsprozesses Lernprozesse und Innovationen entstehen, die eindeutig der Forschung zugeordnet werden können. Bei der Forschung zu bestimmten Projekten bekommt dann ein bestimmtes Phänomen mehr Aufmerksamkeit, als die Art und Weise, wie es zustande kommt. Die Erforschung der benötigten Grundlagen ist folglich essentiell, da sonst das Phänomen nicht erforscht werden kann. Forschungsrelevant ist also nicht das betrachtete Phänomen (konkret die Antriebstechnik), sondern die Lernprozesse, die zum Verständnis einer Technologie und ihrer Optimierung benötigt wird. Doch welcher Disziplin sind diese Forschungsergebnisse zuzuordnen? Ein Interesse an dem dadurch gewonnen Erkenntnisgewinn haben besonders die Fachbereiche der Elektrotechnik, des Maschinenbaus und der Informatik. Die Forschung für Antriebstechniken ist somit als interdisziplinäre Forschung anzusehen.

Perspektiven:

Die Rahmenbedingungen für die Erforschung der Antriebstechnik haben sich insgesamt verbessert. Dennoch reichen sie nicht aus, da dem modernen Elektromotor in Zukunft eine viel größere Bedeutung zukommen wird. Man betrachte beispielsweise die zunehmende Elektrifizierung des Transportwesens, von Produktionsanlagen und Automatisierung, sowie immer höhere Anforderungen an den Wirkungsgrad von Konsumgütern (z.B. Kühlschränke).