So wählen Sie das richtige Netzteil für einen DC-Servomotor

18.11.2025

Wählen Sie das richtige Netzteil für Gleichstrom-Servomotoren. e-Fuses für Robotik- und Automatisierungssysteme sorgen für eine schnelle Reaktion, einen sauberen Output und eine belastbare Sicherheit.

Herausforderung

Richtige Nennleistung
Welligkeit und Rauschen
Leistungsfähigkeit
Schutz

Lösung

Netzteil mit ausreichender Kapazität, Schutzfunktionen, schneller Lastreaktion, sauberem Output
Einstellbare elektronische Sicherung (e-Fuse)

Anwendung

Robotertechnik
Fertigungssysteme
Positionierung
Torsteuerungen

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Einleitung

Bei der Entwicklung eines Systems mit Gleichstrom-Servomotoren ist die Auswahl des richtigen Netzteils entscheidend, um eine zuverlässige Leistung sicherzustellen und die Systemkomponenten zu schützen. Gleichstrom-Servomotoren, die typischerweise im Bereich von 24VDC bis 48VDC betrieben werden, erfordern ein Netzteil, das ihren spezifischen Anforderungen gerecht wird – einschließlich präziser Spannungsregelung, ausreichender Stromversorgung und geeigneter Schutzfunktionen. Dieser Artikel bietet eine umfassende Anleitung zur Auswahl eines passenden Netzteils sowie zur Integration einer elektronischen Sicherung (e-Fuse), um optimale Sicherheit und Systemleistung zu gewährleisten.

Die Anforderungen an DC-Servomotoren verstehen

Typischer Motorstrom bei Beschleunigung, konstanter Geschwindigkeit und Abbremsung — Abb. 1: Typischer Motorstrom bei Beschleunigung (rot), konstanter Geschwindigkeit (grün) und Abbremsung (blau). Beachten Sie, dass der Motorstrom aufgrund der Gegen-EMK negativ sein kann

Da Servomotoren über ein hohes Drehmoment verfügen sowie eine genaue Positionierung und eine hervorragende Drehzahlregelung ermöglichen, werden sie häufig in der industriellen Automatisierung, Robotik und in Präzisionsanlagen eingesetzt. Vor der Auswahl eines Netzteils ist es wichtig, die elektrischen Merkmale des Motors genau zu verstehen:

Spannungsbereich: Wie bereits erwähnt, werden Gleichstrom-Servomotoren in der Regel innerhalb eines Nennspannungsbereichs (z. B. 24V bis 48V Gleichstrom) betrieben. Das Netzteil muss in der Lage sein, innerhalb dieses Bereichs eine stabile Ausgangsspannung bereitzustellen, um einen gleichmäßigen und zuverlässigen Motorbetrieb sicherzustellen.

Strombedarf: Die Servomotoren verbrauchen je nach Last unterschiedlich viel Strom. Um sicherzustellen, dass das Netzteil diesen Anforderungen gewachsen ist, müssen sowohl der Dauerbetriebsstrom des Motors als auch der Spitzenstrom beim Startvorgang oder unter hoher Last berücksichtigt werden (Abbildung 1).

Welligkeit und Rauschen: Servomotoren reagieren empfindlich auf Spannungswelligkeit und elektrisches Rauschen, was ihre Leistung beeinträchtigen kann. Der Einsatz eines Netzteils mit niedrigem Welligkeits- und Rauschpegel ist entscheidend für einen störungsfreien Motorbetrieb.

Schlüsselfaktoren bei der Auswahl des richtigen Netzteils

Spannungs- und Stromwerte

Wählen Sie ein Netzteil, das eine stabile Ausgangsspannung innerhalb des Betriebsbereichs des Motors liefert. Achten Sie darauf, dass es auch den Spitzenstrombedarf abdecken kann. Wenn ein Motor beispielsweise bis zu 10A Dauerstrom und 20A beim Start benötigt, sollte das Netzteil für 10A Dauerbetrieb ausgelegt sein und gleichzeitig in der Lage sein, während des Startvorgangs (typischerweise 20–30ms) mindestens 20A bereitzustellen.

Leistungskapazität

Berechnen Sie den durchschnittlichen Dauerleistungsbedarf (P_cont.) mit Gleichung (1):

P_cont. = V x I_{max. cont.}

Wobei V die Spannung und I_{max. cont.} den maximalen Dauerstrom bezeichnet. Rechnen Sie mit einer Sicherheitsmarge von etwa 20% bis 30%, um kurzzeitige Lastspitzen abzufangen. Bei einem Motor mit 24VDC und 8A sollte das Netzteil mindestens 24 × 8 = 192W Dauerleistung liefern können. Einschließlich der Marge sollte es für mindestens 10 Sekunden 250W bereitstellen. Berücksichtigen Sie außerdem eine mögliche Leistungsreduzierung bei ungünstigen Umgebungstemperaturen im Worst-Case.

Dynamische Lastreaktion

Servomotoren arbeiten häufig unter schnell wechselnden Lastbedingungen. Das Netzteil muss in der Lage sein, zügig auf diese Änderungen zu reagieren, ohne dass es zu übermäßigen Spannungseinbrüchen oder -überschwingungen kommt.

Gegen-EMK

Wenn der Impuls einer rotierenden Last den Motor antreibt, kann dieser als Generator wirken und eine Gegen-EMK (Gegen-Elektromotorische Kraft) in den Ausgang des Netzteils einspeisen. Das Netzteil muss in der Lage sein, eine Gegen EMK von bis zu 150% seiner Nennausgangsspannung schadlos zu verkraften. Beispielsweise sollte eine 24V-Versorgung bis zu 36V am Ausgang ohne Beschädigung tolerieren können.

Schutzfunktionen

Überspannungs- (OV), Unterspannungs- (UV), Überstrom- (OC) und Wärmeschutzvorrichtungen sind unerlässlich, um so wohl den Motor als auch das Netzteil vor Schäden zu schützen.

Effizienz

Hocheffiziente Netzteile reduzieren die Wärmeerzeugung und den Energieverbrauch, erhöhen die Gesamtzuverlässigkeit des Systems und senken gleichzeitig die Betriebskosten.

Integration einer elektronischen Sicherung für zusätzlichen Schutz

Eine elektronische Sicherung (e-Fuse) ist eine moderne Schutzkomponente, die sowohl den Motor als auch das Netzteil vor elektrischen Fehlfunktionen schützt.

Vorteile einer elektronischen Sicherung

Individueller Überstromschutz (OCP): Trennt den betroffenen Stromkreis bei übermäßiger Stromaufnahme automatisch, ohne dabei die übrigen Stromkreise zu beeinträchtigen.
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