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Warum sollte sich jemand für einen linearen Thermistor entscheiden?

03 Okt 2014
Hurley Gill

Da es keine thermischen Geräte gibt, die einen Motor vor einer plötzlichen Störung schützen können, stellt der Schutz eines Servomotors vor Überhitzung Hersteller, Maschinenkonstrukteure/OEMs und Anwender vor erhebliche Herausforderungen. Denn genauso, wie es eine Verzögerung vor dem letzten kontinuierlichen Temperaturanstieg einer Drahtspule gibt, wenn ein bestimmter Strom durch diese hindurchfließt, gibt es auch eine Verzögerung zwischen dem Vorliegen der Auslöse- bzw. Anwendungstemperatur an einem thermischen Gerät und dem Erreichen des Auslösewiderstands durch das thermische Gerät.

Der Schlüssel zur Beantwortung dieser Frage liegt jedoch in der Kenntnis der Tatsache, dass ein Thermistor dann den besten Schutz vor der Überhitzung eines Motors bietet, wenn er dort angewendet wird, wo der Motor zu 80 bis 90 % der vollen Kapazität für eine Anwendung ausgelastet ist. Unter diesen Umständen dürfte bei korrekter Schaltung keine Variante der anderen überlegen sein. **

Hierbei spielen jedoch noch weitere Aspekte eine Rolle. Warum sollte sich also jemand für einen linearen Thermistor entscheiden und nicht für den branchenüblichen PTC/NTC-Thermistor (Avalanche-Typ)?

Ein linearer Thermistor gibt dem Benutzer mehr Möglichkeiten, durch Feineinstellung des Bewegungsprofils eines Motors (natürlich innerhalb des überhitzungsfreien Kapazitätsbereichs) die Produktionsrate eines bestimmten Produkts zu maximieren. Diese Anwendung eines linearen Thermistors zur Optimierung der Produktion kann bei korrekter Programmierung besonders für Maschinen, die häufig Produkte unterschiedlicher Größe verarbeiten, wie einigen Verpackungsmaschinen, bei Hochgeschwindigkeits-Indexmaschinen wie Sortier- und Bestückungsanlagen usw. ausgesprochen hilfreich sein. Nur selten lässt sich die spezifische Arbeit, die an einem Element oder Teil ausgeführt wird, ohne Änderung oder Verbesserung der Technologie beschleunigen. Die verbleibenden Optimierungsmöglichkeiten beschränken sich somit auf die Verkürzung der Bearbeitungs- und Transportzeiten von Teilen oder zwischen Arbeitsstationen, d. h. eine Steigerung der Produktionsleistung durch höhere Beschleunigung, Verzögerung und Verfahrgeschwindigkeiten.

Diese potenziell höhere Beschleunigung, Verzögerung und Verfahrgeschwindigkeit bedeuten einen höheren Energiebedarf, der wiederum höhere Verluste und Wärmefreisetzung zur Folge hat. Hier kann der lineare Thermistor bei zweckgemäßer Verwendung hilfreich sein. Sein linearer Widerstand als Funktion der Temperatur ermöglicht eine exakter wiederholbare Temperaturmessung und Vorhersage der Motortemperatur unter bestimmten Bedingungen bzw. eine Änderung (Erhöhung) des Antriebsprofils ohne Überschreitung der Dauerbelastbarkeit des Motors bei einer bestimmten effektiven Zyklusgeschwindigkeit eines rekonfigurierbaren Produktionssystems. Der Avalanche-Thermistor dagegen wirkt von seiner Konstruktion her unter einer bestimmten Temperatur wie ein geschlossener Schalter (niedriger Widerstand) und ab dieser Temperatur wie ein offener Schalter (hoher Widerstand). Siehe Diagramm [unten].



Thermistor-Vergleichsdiagramm

Mit einem Avalanche-Thermistor lässt sich daher die Temperatur eines Motors, der sich der Dauerbelastbarkeit nähert, sehr schwer darstellen. Noch schwerer ist die Vorhersage des Wertes für eine potentielle Bewegungsprofiländerung auf der Grundlage der Widerstandskurve, wenn die gemessene Temperatur sich der vollständigen Belastbarkeit des Motors nähert. Vergegenwärtigen wir uns dazu noch einmal, wozu der Avalanche-Thermistor entwickelt wurde. Der Verlauf seines Widerstands in Abhängigkeit von der Temperatur ist nicht notwendigerweise bei allen Komponenten gleich.

Die Nutzung eines linearen Thermistors anstelle eines Avalanche-Thermistors zur präziseren Überwachung der Temperatur eines Motors bei der Herstellung eines bestimmten Produkts und bei einem bestimmten Bewegungsprofil kann dem OEM bzw. Benutzer daher bei der langfristigen Erfassung von Temperaturdaten (zur dynamischen Überwachung und Feineinstellung/Korrektur der Herstellungs- und Umgebungstemperatur eines bestimmten Produkts) helfen, wodurch sich wiederum die Produktionsraten steigern und gleichzeitig das Risiko der Motorüberhitzung und die Maschinenausfallzeiten verringern lassen.

Der lineare Thermistor bietet somit die Möglichkeit, die Produktionsleistung durch die präzise Überwachung individueller Motortemperaturen für eine bestimmte Bewegung bzw. einen bestimmten Prozess zu steigern, wobei die Feinabstimmung der einzelnen Bewegungen für den Prozess durch ein automatisches Programm oder eine Person erfolgt, die die Daten interpretiert.

** Ein Antriebsalgorithmus ist bei einer Überlast infolge von niedrigen oder hohen Umgebungstemperaturen wahrscheinlich die bessere Lösung für den Schutz des Motors.

Über den Autor

Hurley Gill

Hurley Gill
Hurley Gill machte 1978 an der Virginia Polytechnic Institute and State University seinen Abschluss in Ingenieurwissenschaften und arbeitet seit 1980 in der Antriebstechnikbranche. Hurley wird oft hinzugezogen, wenn es um die schwierigsten Anwendungen für Kollmorgen geht. Er ist unter folgender Adresse zu erreichen: hurley.gill@kollmorgen.com

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