Antriebe von Seilbahnen

[straightline]

Welche Motorenarten werden in Seilbahnen eingesetzt, und weshalb wird dieser Motor gewählt?
Mir geht es vorallem um die Art (Reihen- Nebenschluss, Drehstrom Asynchron etc?).
Welcher Hersteller verbaut welche Motoren?
Wie sieht es mit dem Direktantrieb aus (Leitner)?

[GMD]

Bei Pendelbahnen ist oder war eine Ward-Leonhart Gruppe sehr beliebt.

[straightline]

Bei Pendelbahnen ist oder war eine Ward-Leonhart Gruppe sehr beliebt.

Was ist das?

[GMD]

Zu meiner Schande muss ich gestehen, dass ich den Begriff zwar kenne, aber nicht genau weiss was es ist. Ich glaube es ist eine Art rotierender Umformer.

[Dresdner]

Diesen Beitrag gab es zum Thema in seilbahn.net:

Seilbahnantriebe im Wandel

Von Ueli Spinner, ABB Normelec AG, 8048 Zürich

Seilbahnen wurden bisher größtenteils mit Gleichstromantrieben ausgerüstet. Dies scheint durch die jüngsten Erfolge mit ABB-Asynchronantrieben der Vergangenheit anzugehören. Bis Ende dieses Jahres werden allein in der Schweiz gegen 25 Seilbahnanlagen mit diesen Asynchronmotoren und rückspeisefähigen Frequenzumrichtern ausgerüstet sein.

Begonnen hat es im Herbst 2000 mit der Pendelbahn Stechelberg-Mürren mit einer Leistung von 450 kW. Diese Anlage löste bei Bahnbetreibern, Anlagenherstellern und Elektrizitätswerken ein so großes Echo aus, dass in diesem Jahr in der Schweiz bis auf wenige Ausnahmen alle neuen Seilbahnen mit diesem Asynchronantrieb ausgerüstet werden.
Die Anforderungen an Seilbahnantriebe beschreiben Stichworte: hohe Zuverlässigkeit, beherrschte Netzqualität, geringe Blindleistung, guter Wirkungsgrad sowie Motor- und Stromrichterschutz (auch bei extremen Situationen). Im Detail bringt die neue Antriebstechnik dem Betreiber sehr viel Nutzen.

Geringe Netzrückwirkungen

Dank dem Einsatz leistungsfähiger IGBT-Netzumrichter (IGBT Supply Unit, genannt ISU), zusammen mit einer einfachen, eigens für diese Antriebe entwickelten Filterdrossel, werden die Normen bezüglich Netzoberwellen in der Regel ohne Zusatzinstallationen eingehalten. Dies wird auch durch umfassende Messungen an der Anlage Stechelberg-Mürren bestätigt. Die Installation eines anlagenspezifischen Oberwellenfilters, der häufig auf der Basis von vielen Unbekannten berechnet werden muss (was vor allem bei Pendelbahnen oft schwierig ist), entfällt damit.

Keine Blindleistung

Eine sehr positive Eigenschaft dieser neuartigen Antriebe ist, dass keine Blindleistung entsteht. Dadurch entfällt die Berechnung und Installation einer Kompensationsanlage. Es ist sogar möglich, Blindleistung von anderen Verbrauchern auf der gleichen Anlage zu kompensieren. Dies natürlich nur, wenn die ISU genügend groß dimensioniert ist.

Einfacher Antriebsschutz

Erfahrungen zeigen, dass sich der Gleichstromantrieb bei Netzausfall im generatorischen Betrieb in einem kritischen Bereich befindet. Der Asynchronantrieb beherrscht diese Extremsituation, indem der netzseitige Wechselrichter (ISU) den Antrieb sofort abschaltet. Folglich kann der Wechselrichter nicht kippen, was bei Gleichstromantrieben zu Sicherungs- oder Thyristorausfällen führte. Beim neuen Asynchronantrieb zeigen sich am AC-Motor wie auch an den Power-Einheiten keine Probleme, die Fehlermeldung wird zurückgesetzt, das System wieder eingeschaltet und die Bahn kann weiterfahren. Die Standardausführung der Asynchronmotoren in Schutzart IP 54 kann ohne Einschränkungen im Freien aufgestellt werden. Luftfeuchtigkeit und Temperaturdifferenz spielen keine große Rolle mehr und natürlich wird das gesamte Kommutierungsthema hinfällig.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad des Asynchronmotors (bei Leistungen >110 kW) liegt bei >96 %; dies ist im Vergleich zum Gleichstrommotor eine massive Verbesserung und zahlt sich in barer Münze aus. Für den Gesamtwirkungsgrad des Antriebs müssen jedoch die Schaltverluste (ca. 3 %) des Frequenzumrichters eingerechnet werden.

Die Weiterentwicklung der IGBT-Frequenzumrichter mit den entsprechend schnellen Ansteuerverfahren erlaubt heute einen uneingeschränkten 4-Quadranten-Betrieb, was bei einer Seilbahn unabdingbar ist. Damit ist auch die Epoche der Frequenzumrichter mit Zwischenkreis-Bremschopper und Bremswiderstand (Energieverheizung!) bei diesen Anwendungen abgelaufen. Das ist ein zusätzlicher und wesentlicher Beitrag, die Energiebilanz einer Seilbahn zu verbessern.

Hohe Zuverlässigkeit

Die modular aufgebauten Frequenzumrichter bewähren sich in der Industrie schon seit mehreren Jahren. Die Leistungsteile sind bei Netz- wie Motorumrichter identisch, ein großer Nutzen für die notwendigen Reserveteile und die Verfügbarkeit. Für die Programmierung wird eine Standardsoftware verwendet, die sehr anwenderfreundlich aufgebaut ist. Der eingesetzte Standard-Asynchronmotor ist sehr robust und wartungsfrei (keine Ersatzkohlen und Filtermatten) und auch die vom Gleichstrommotor bekannte Ablagerung von Kohlenstaub verschwindet aus den Maschinenräumen.

Nach dem Wechsel vom Ward-Leonard- auf den Thyristor-Gleichstromantrieb Anfang der 80er Jahre wurde mit den neuen ABB-Asynchronantrieben mit netzrückspeisefähigen Frequenzumrichtern ein weiterer Fortschritt bei den Seilbahnantrieben vollzogen. Sie sind jetzt eigentlich Antrieb, Oberwellenfilter und Blindleistungskompensatoren in einem.

ABB Normelec AG
Badenerstr. 790, CH 8048 Zürich,
Tel.: +41(0)1 435 66 66,
Fax: +41(0)1 435 66 03,

Mit neuem Asynchronantrieb sind bereits in Betrieb: Pendelbahn Stechelberg-Mürren, Sesselbahn Bänkli in Arosa sowie die Standseilbahnen Funambul in Neuenburg, Lugano-San Salvatore, Handegg-Gelmersee und Biel-Magglingen.

Im Originalbeitrag sind auch noch diverse Zeichnungen enthalten.
Pendolino

[Tinel]

Bei einer Ward-Leonard-Gruppe wird mit einem gleichlaufenden Wechselstrommotor ein Generator angetrieben, welcher Gleichstrom für den regelbaren Antriebsmotor liefert.

[straightline]

thanx @ GuyD, Tinel und Pendelino!
Was sind es für GS-Motoren die eingesetzt werden(Reihen- Nebenschluss)?

[Migi]

@Tinel: Danke. Nun ist mir endlich das Motorengeräusch vor Abfahrt der Seilbahn klar...

[Ram-Brand]

Meist Nebenschlussmotoren.

[motorschaden]

auf der homepage von leitner steht etwas zum direktantrieb inkl anmation:

http://www.leitner-lifts.com/content2.asp?L=2&idMen=164

Direktantrieb


Ein langsam laufender Elektromotor ist fix mit der Seilscheibe verbunden, das Getriebe entfällt. Mit diesem sog. Direktantrieb für Seilförderanlagen gibt LEITNER die Antwort auf moderne Betreiberbedürfnisse: hohe Förderleistung und Fahrgeschwindigkeit, gesteigerter Komfort (keine mechanischen Vibrationen, das Getriebegeräusch entfällt). Und das alles möglichst Kosten sparend. Der ökonomische Vorteil liegt im minimalen Wartungsaufwand (der Ölwechsel entfällt ganz), in der optimalen Energieeinsparung (die direkte Übertragung der elektrischen Energie auf die Seilscheibe minimiert Reibungsverluste, gegenüber traditionellen Anlagen ergibt sich eine Verringerung des Stromverbrauches um bis zu 15 %) und der langen Lebensdauer durch den geringen Verschleiß (die einzigen bewegten Teile sind der Rotor und die zwei Lager).

Animation des Direktantriebs

Natürlich steckt auch in den traditionellen Antrieben mit Getrieben die jahrzehntelange Erfahrung von LEITNER. Die besonders robusten KSS-Blockgetriebe baut LEITNER – als einziger Hersteller von Seilförderanlagen – Teil für Teil selbst.

[snow_and_fun]

Gleichstrommotoren bei Seilbahnen.

Üblicherweise werden bei Seilbahnen fremderregte Gleichstrommotoren eingesetzt, da diese sich belastungsunabhängig über einen eigenen Feldregler (welcher meistens eine halb- oder vollgesteuerte Brücke ist, bei Schleppliften auch ungeregelte Feldgleichrichter) in der Drehzahl stellen lassen.
Die Drehzahlstellung erfolgt im unteren Drehzahlbereich üblicherweise über die Änderung der Ankerspannung, und bei einigen Antrieben im oberen Drehzahlbereich über zusätzliche Feldstellung (Feldschwächen), was jedoch eine Einbuße an Drehmoment zur Folge hat.
Die Drehrichtungsumkehr erfolgt normalerweise über die Ankerspannungsumkehr, bei Schleppliften (1-Quadrant-Antriebe) auch durch Feldwendung.

Auf jeden Fall sind bei den Seilbahnantrieben die letzten Tage der Gleichstromantriebe gezählt, da diese zunehmend durch Frequenzumrichter mit Asynchronmotoren bzw. Synchronmotoren (z.B. Doppelmayr DSD) abgelöst werden.

Dennoch trauere ich den guten alten Analog-Stromrichtern (bis Anfang 90er Jahre) mit Gleichstrommotoren nach, wo man mit Oszi und Schaltplan noch alles selber reparieren konnte und nicht nur Karten tauschen konnte.

[Christoph Nikolai]

Die neue EUB in Rüdesheim (LST) verfügt auch über einen Gleichstromantrieb. Der regelbare Gleichrichter ist von Siemens.

[snow_and_fun]

Das heißt nicht daß der DC-Antrieb überhaupt nicht mehr gebaut wird, zumindest die nächsten paar Jahre wird es sicher noch Neuanlagen mit DC-Antrieben geben. Aber es ist ein extrem starker Trend zu den AC-Antrieben (Asynchronmotoren) bei Seilbahnen erkennbar, welcher vor allem in der Schweiz schon sehr weit fortgeschritten ist.
Der Direktantrieb ist eine technisch nette Sache (geringer Verschleiß, sehr laufruhig, hoher Gesamtwirkungsgrad) , jedoch verglichen mit einem konventionellen AC-Asynchronmotor zu teuer um momentan auf große Stückzahlen zu kommen (es sei denn der Hersteller macht einen "strategischen" Verkaufspreis). Außerdem hat dieser neben dem exterm hohen Gewicht (Motortausch auf 3.000m im Winter?) das große Problem, daß durch den langsam rotierenden Läufer die schnelllaufenden Schwungmassen fehlen, welche bei z.B. einem Netzausfall und Berglast für die nötige Eigenverzögerung der Bahn sorgen.

[snow_and_fun]

Der erste Direktantrieb von leitner hatte fast 24 Tonnen. Soviel zum Thema Gewicht.

[Wombat]

Gibt es Thyristor-Gleichstromantriebe, die Strom in das Netz zurück speisen? Oder ist das eher die Ausnahme?

@snow_and_fun
Den Direktantrieb halte ich nicht für den Weisheit letzter Schluss. Irgend woher muss das Drehmoment kommen. Darum würde mich mal wunder nehmen, wie so ein Motor aussieht.

[Yeti01]

Jeder Antrieb geht bei Tallast in den Generatorbetrieb über.

[Wombat]

Jeder Antrieb geht bei Tallast in den Generatorbetrieb über.

Ok. Damit ist aber die Frage nur halb beantwortet. Du kannst wie im Bericht von Dresdner beschrieben den entstanden Strom über Bremswiederstände verheizen oder in das Stromnetz einspeisen. Beim Thyristor-Gleichstromantrieb steht im Bericht nicht, ob das Standard ist oder nicht. Dort steht nur das es Probleme mit der Netzqualität gibt. Darum gehe ich nicht davon aus das das Standard ist und will es eben genau wissen.

[Flachlandtiroler]

Argl, ein Motor, der einen Generator dreht, um mit dem Strom einen Motor zu betreiben, und das auch noch in dem hohen Leistungsbereich... heul. War das damals wirklich das effizienteste, was man tun konnte?

[Lagorce]

Ward-Leonard Umformer waren damals Stand der Technk. Zwar nicht sehr effizient aber verhinderten das Wechselrichterkippen bei Netzausfall bei treibender Last.

4Q (4-Quadranten) Gleichstromrichter sind netzrückspeisefähig.

Heutzutage sind eigentlich FU (Frequenumformer) + Asynchronmotor (meist 4-polig, d.h. knapp unter 1500 U/mn bei 50 Hz Speisefrequenz, Drehzahlschlupf ist lastabhängig) Stand der Technik, obwohl z.B. in Frankreich traditionsgemäss stets noch Gleishstromantriebe in Neuanlagen eingesetzt werden.

Französischsprechende können hier was ausführlicheres nachlesen (falls notwnedig könnte ich es übersetzen):
http://www.remontees-mecaniques.net/for ... topic=2572


Edit
Hier noch ein Flyer zum Thema, Abbildung: Funambule in Neuenburg:
http://www.freyag-stans.ch/fileadmin/do ... lyer_D.pdf

[mayrhofner]

Hi!

Auch bei neuen Anlagen werden immer noch Gleichstrommaschinen verbaut, da sie einfach billiger sind. Sie sind in der Anschaffung billiger und auch die Leistungselektronik (Thyristoren) sind auch billiger.

Aber heutzutage werden die Antriebe manchmal auch als Drehstrom Asynchron Maschinen ausgeführt, die mit FUs angesteuert werden. Bei uns in Mayrhofen ist die Ahornbahn mit einem solchen Antrieb ausgerüstet.

Ich werde dann im laufe des Wochenendes Bilder dazu posten. Ich kann es nicht gleich machen da ich in des Schule bin.

Viele grüße aus der HTL Anichstraße in Innsbruck.

mfg
mayrhofner

[Lagorce]

Infolge verschärfter Normen bzgl. Netzrückwirkungen und derer Durchsetzung in der Praxis muss man insbes. bei Neuanlangen sowie Retrofits eine Gesamtbetrachtung durchführen.

Es ist zwar richtig, dass der Gleichtromsteller wesentlich günstiger und kleiner als ein FU gleicher Leistung ist, da die Oberwellen jedoch gefiltert werden müssen sind zusätzliche Filtereinrichtungen erforderlich, zumindest dort wo der Netzbetreiber (EVU) das Einhalten der Normen konsequent durchsetzt. Ferner ist der Asynchronmotor robust, weitgehendst unterhaltsfrei (abgesehen von den Lagern) und besser verfügbar da nur relativ wenige Leistungs- und Drehzalvarianten (für Bahnantriebe meist 4-polig, d.h.knapp unter 1500 U/mn bei 50 Hz und Nennllast) pro Achshöhe vorhanden sind. Grosse GS-Motoren sind innenbelüfet (Kühlluftstrom fliesst durch den ringförmigen Luftspalt zwischen Rotor und Stator), was Filtermatten od. Wärmetauscher bedingt. Wesentliche Schwachpunkte von GS-Motoren sind die Bürsten und der Kollektor sowie der höhere Preis. Die guten Regeleingenschaften sind im Bahnbereich kaum von Vorteil da Drehstromantriebe mit modernen FU völlig ausreichen.

Wiird die Gesamtlösung betrachtet, ist heutzutage für Bahnantriebe die FU-basierte Lösung sinnvoll. Sicherlich werden jedoch GS-Antriebe aus diversen Gründen weiterhin eingesetzt werden (inbes. z.B. in Frankreich).

[SIMOREG]

x

[ATV]

@ Seilbahner:
Hast du Streckenkabel oder Boden? Gäbe sicher bessere Lösungen als dauernd Nachstellen.

In der Schweiz werden KEINE Seilbahnantriebe mit Gleichstromantrieben bei Neuanlagen gebaut. Gründe dazu liegen auf der Hand. Preisunterschied Gleichstromantrieb Wechselstromantrieb kenne ich nicht, kanns mir aber nicht vorstellen das der eine so viel teurer ist. Umrichter sind praktisch Identisch dazu kommt beim DC Antrieb eine Filteranlage, Eine Kompensationsanlage usw usw. Wobei die Vorteile des Wechselstromantriebes im Betrieb sicher überwiegen. Trifft wohl eher zweiter Grund zu.

[seilbahner]

Ich habe Erdkabel.
Und beim Preis sind schon Eklatante Unterschiede.
ca. 150.000 euro ist der Gleichstromantrieb günstiger.

[ATV]

Bodenkabel gibt es andere Lösungen die weniger anfällig sind. Sind in AT Streckenseile überhaupt zugelassen?

Soo viel teurer?
Aber auch nur bei Siemens oder? Oder nur bei dir weil du den Antriebmotor beibehalten hast?
Was gibts ausser Siemens in DE noch zur Auswahl?

Jetzt muss ich echt mal nachfragen. Kann mir nicht vorstellen wo beim Gleichstromantrieb so viel eingespart werden kann. Gut als Monopolist kann man sowas Preislich auch steuern nicht? Gut ganz ehrlich ich kenne die Preise nicht und da es in der Schweiz keine mehr zu kaufen gibt kann ichs auch nicht vergleichen.