Die Ökodesign-Verordnung fordert innerhalb gewisser Zeiträume, dass neu auf den Markt gebrachte Motoren eine entsprechende IE-Klasse erfüllen müssen. Das ist sinnvoll, denn Antriebe welche dauerhaft laufen (selbst einschichtig) sparen bei besserem Wirkungsgrad erheblich Energie.
Folgend erhalten Sie Informationen zu hocheffizienten Antrieben für industrielle Anwendungen oder vergleichbare Aufgaben in der Gebäudetechnik oder der Logistik. Es geht um Motoren für Industrienetze und Leistungen von 0,06 bis 1.000 kW.
Eine Reparatur alter Antriebe ist daher oft unsinnig, jedoch sind zur Auswahl eines gut geeigneten Ersatzes Kenntnis der Anlagen und des Betriebes erforderlich. Viele Antriebe sind überdimensioniert, daher bringt ein Leistungstausch 1:1 nur einen Teilerfolg. Wir zeigen hier die verschiedenen Lösungen auf und werden in den nächsten Jahren die Texte und Links ergänzen und erweitern, um einen herstellerunabhängigen Überblick sowie eine Vorauswahl zu bieten.
Drehstrom-Asynchron-Motore
Drehstrom-Asynchron-Motore (ASM) mit Käfigläufer sind weltweit die verbreitetsten Antriebe. Sie sind:
- Robust
- Wartungsarm
- Werden von einer großen Zahl von Herstellern angeboten
- Verfügen über verschiedenste Ausführungen bezüglich der Einbauart und gebotener Optionen
Die Wirkungsgrade dieser Motoren wurde in den letzten Jahren stark optimiert, so dass sich IE-Klassen von IE3 oder IE4 erzielen lassen.
Eine weitere Optimierung ist nach heutiger Technologie gemäß der Meinung aller renommierten Hersteller nicht wirtschaftlich. Grund dafür sind der Materialeinsatz und die damit verbundenen Herstellungskosten, welche gegenüber den Vorteilen im falschen Verhältnis stehen. Außerdem würden die Motoren zu groß und schwer.
Der ASM mit einem hohen Wirkungsgrad ist die beste Lösung, wenn die Nenndrehzahl für den Prozess optimiert ist und nicht geregelt werden muss. Hierfür gibt es wenige Anwendungen, denn alle anderen Lösungen bedürfen einen Frequenzumrichter, welcher ebenfalls Verluste hervorruft. Für die meisten Anwendungen ist die feste Drehzahl nicht die effizienteste Lösung. Wenn sowieso ein Umrichter eingesetzt werden muss, sind die folgenden Antriebe die bessere Lösung.
Synchron-Permanentmagnetmotore
Der Synchronpermanentmagnetmotor (PM) bietet eine Alternative. Dieser kann von fast allen neuen Umrichtern betrieben werden, auch die Inbetriebnahme ist einfach. Durch die Dauermagnete im Läufer, sind hohe Leistungsdichten und Top-Wirkungsgrade – insbesondere im Teillastbetrieb – möglich. Es gibt Anwendungen, bei denen diese Motorenart unschlagbar ist.
Er bringt allerdings ein paar Nachteile mit sich, so dass einige Hersteller diese Technologien nicht weiter verbessern oder gar nicht mehr anbieten. Einige Nachteile der PM-Motoren sind:
- Verwendung seltener Erden
- Magnete sind nicht ewig haltbar und es gibt verschiedene Qualitäten auf dem Markt
- Magnete sind temperaturempfindlich -> Ggf. können zu hohe Temperaturen diese sogar dauerhaft schädigen
- Motoren lassen sich nur mit speziellen Hilfsvorrichtungen zerlegen
Synchron-Reluktanzmotore
Der Synchron-Reluktanzmotor (SynRM) vereinigt die Vorteile des ASM und PM. Der Wirkungsgrad und die Leistungsdichte des PM werden annähernd erreicht, deshalb scheint der SynRM der Antrieb der Zukunft zu sein.
Es gibt einzig die Einschränkung, dass der Motor nicht mit jedem Umrichter betrieben werden kann und bei den Anwendern noch nicht die allgemeine Kenntnis zu den Besonderheiten des Motorprinzips vorhanden ist. Unser Bericht zum SynRM soll helfen, einen Beitrag zur Energiewende zu leisten.
Dieser Motortyp, kurz SynRM genannt, ist nach aktuellem Stand der Motor der Zukunft. Argumente dafür sind, dass der Synchron-Reluktanzmotor:
- Einfach aufgebaut ist
- Robust und langlebig ist
- Nur häufig vorkommende Rohstoffe enthält
- Hohe Drehzahlen leisten kann
- Meist eine hohe Überlastfähigkeit besitzt
- Service- und reparaturfreundlich ist
- Die besten Wirkungsgrade hat -> In fast allen Teil- und Überlasten -> In fast allen Drehzahlbereichen
- Für hohe Außentemperaturen geeignet ist
- Gut zu recyclen ist
Die Technik des SynRM ist lange bekannt, der Betrieb ohne elektronische Regelung und Rotorlagegeber war allerdings schwierig. Der SynRM kann nur mit einem Frequenzumrichter (FU) betrieben werden, daher muss die Verlustleistung des FU zusätzlich berücksichtigt und kompensiert werden.
Anfangs wurden Pumpen und Lüfter mit SynRM betrieben, da diese durch die quadratische Kennlinie einfach zu regeln waren. Außerdem hat der ASM im Teillastbereich einen relativ schlechten Wirkungsgrad.
Hersteller wie ABB und Siemens – welche sowohl die Motoren als auch die Umrichter herstellen – sind in der Lage, die meisten Anwendungen mit vektorgeregelten, preiswerteren Umrichtern umzusetzen. Dies ist für die Hersteller beider Bauteile einfacher umzusetzen, da die Daten der Bauteile genau bekannt sind und auf dem eigenen Prüffeld optimiert und vor eingestellt werden können.
Anwender wünschen sich jedoch keine Abhängigkeit von einzelnen Herstellern und möchten andere Motoren- oder FU-Fabrikate einsetzen bzw. diese kombinieren.
Über den Link in „Weitere Informationen“ finden Sie einen Bericht, welcher sich genau mit diesem Thema und dem Einsatz in Industrieanwendungen beschäftigt.
Weitere Informationen:
Ihr Industriedienstleister aus Südwestfalen [https://www.vogel-hemer.de]
Ausführlicher Bericht zum Synchronreluktanzmotor [https://www.vogel-hemer.de/synchron-reluktanzmotoren.html]
Besuchen Sie uns auf der maintenance Dortmund 2024 – hier zur kostenlosen Anmeldung [https://www.vogel-hemer.de/support/anmeldung_messe.html]
