Elektrische Antriebe in der Landtechnik

Abstract

Die vorliegende Arbeit behandelt den Einsatz elektrischer Antriebe in Landtech- nikmaschinen. Nach einer kurzen Einleitung wird in einem ersten Teil ein Über- blick über die Geschichte gegeben, sowie aktuelle Anwendungsbeispiele aufgelistet. Weiters werden die Rahmenbedingungen für den Einsatz elektrischer Antriebe vor- gestellt. Neben den gesetzlichen Vorgaben durch Richtlinien und Normen werden durch eine Umfrage mit Landtechnikherstellern die Bedingungen des Marktes und der Industrie hinterfragt. Als technische Rahmen werden die derzeitig verwende- ten Antriebe in der Landtechnik mit den möglichen Varianten von Elektromotoren verglichen. Nach dieser theoretischen Einführung werden in einem zweiten Teil konkrete Beispiele für elektrische Antriebe genannt. Konzept und Aufbau eines Generators zur Kopplung an die Zapfwelle werden beschrieben. Mit diesem ist eine mobile Stromversorgung an jedem konventionellen Traktor gegeben. Im Anschluss werden anhand von drei Motoren Beispiele für Einsätze auf diversen landwirtschaftlichen Geräten dargestellt. Diese Motoren sollen in Kombination mit einem Zapfwellenge- nerator ein möglichst effizientes Arbeiten in vielen landwirtschaftlichen Bereichen ermöglichen. Im dritten Teil werden die zuvor behandelten Beispiele vermessen. Zuerst wird der zugehörige Prüfstandsaufbau inklusive Messinstrumente erklärt. Dann werden verschiedene Messergebnisse zum Zapfwellengenerator, zu den einzelnen Motoren, sowie eine Systembetrachtung präsentiert. Neben den Laborversuchen wurde auch ein Feldversuch durchgeführt, dessen Ergebnisse und Erkenntnisse ausführlich be- schrieben werden. Ein zusätzliches Augenmerk liegt bei der lagegeberlosen Rege- lung von permanentmagneterregten Synchronmotoren ab dem Stillstand. In Ver- suchen und statistischen Vergleichen wurde das Potential einer Verwendung in der Landwirtschaft untersucht.

This dissertation deals with the usage of electrical drives in agricultural enginee- ring. First a short overview introduces electric drives in agricultural history. Then a comparison shows the kind of drives used in a tractor nowadays and different electric drives, which could be used in agriculture in the future. This part presents also the basic conditions regarding standards, directives and interfaces between tractor and implement. Additionally, a survey conducted under producers of agri- cultural equipment gives an outlook about the market expectations nowadays and the needs in the future. A second part summarises examples of electric drives in agricultural industry. A developed and constructed power take-off generator is used as a mobile electrical power supply. It is possible to operate asynchronous motors in open loop mode and permanent magnet synchronous motors in closed loop mode. Furthermore it is also possible to apply AC-Voltage, 3x400 V and 1x230 V, to use external electri- cal appliances. Besides the generator, three examples present properties of electric drives in agricultural industry. A third part deals with the measurement of the described examples. Test bench results show data about the generator, the motors and a combined operation. Additionally, a field test was carried out. Sensorless drives in agriculture purpose is another topic. Results of measurements show the potential for operating such devices in that manner.