Synchronmotor Effizienter Synchronmotor für den zukunftssicheren Antrieb

Redakteur: Stefanie Michel

Zum Juni 2011 treten die neuen Wirkungsgradrichtlinien in Kraft. Wenn Anwender dann ihre Antriebssysteme umstellen müssen, steht ihnen der effiziente Sinochron Motor von ABM Greiffenberger zur Verfügung. Er arbeitet auf gleichem Bauraum und sein Einsatz soll sich realativ schnell amortisieren.

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Dank Wirkungsgradklasse IE3 eignen sich die Sinochron-Motoren auch über den Juni 2011 hinaus für den Dauerbetrieb von ungeregelten Antrieben. (Bild: ABM Greiffenberger Antriebstechnik)
Dank Wirkungsgradklasse IE3 eignen sich die Sinochron-Motoren auch über den Juni 2011 hinaus für den Dauerbetrieb von ungeregelten Antrieben. (Bild: ABM Greiffenberger Antriebstechnik)

Die neuen Richtlinien zur Energieeffizienz von Elektroantrieben stellen hohe Anforderungen an die Motoren. Für viele Anwender stellt sich die Frage: sollen sie nun auf deutlich aufwändigere Antriebssysteme umstellen, die auch zusätzlichen Bauraum beanspruchen? Nein, sie müssen nicht. Es gibt eine Motorenbauart, die auf gleichem Bauraum und ohne zusätzliche Komponenten deutlich effizienter arbeitet und zudem weitere Vorteile aufweist. Der Einsatz des Sinochron Motors amortisiert sich in wirtschaftlich attraktiven Zeiträumen und ist damit auch für all jene Anwendungen eine sinnvolle Alternative, die von den neuen Regelungen (noch) nicht erfasst sind.

Die Inhalte der EG-Verordnung Nr. 640/2009 sind eindeutig: Ungeregelte Drehstrommotoren einschließlich Getriebemotoren mit Nennleistungen von 0,75 bis 375 kW, die dauerhaft mit Nennlast (Betriebsart S1) arbeiten, müssen ab 16. Juni 2011 mindestens die Wirkungsgradklasse IE2 (hoher Wirkungsgrad) nach IEC 60034-30:2009 aufweisen. Ab 2015 müssen Motoren für derartige Anwendungen sogar die Wirkungsgradklasse IE3 (Premium-Wirkungsgrad) erreichen oder aber der IE2-Antrieb muss mit elektronischer Drehzahlregelung ausgestattet sein.

Anwendungen im Dauerbetrieb: neue Antriebskonzepte sind gefragt

Zu Anwendungen im Dauerbetrieb gehören Pumpen und Lüfter, die in der Tat einen großen Anteil des industriellen Stromverbrauchs ausmachen. Die Hersteller dieser Komponenten sind nun aufgefordert, ihr Antriebskonzept zu überdenken und den neuen Anforderungen anzupassen. Hier bietet sich der von ABM Greiffenberger entwickelte Sinochron Motor an. Die Haupteigenschaften dieser Motorenbauart erschließen sich, wenn der Name aufgeschlüsselt wird: Es handelt sich um einen Synchronmotor mit Hochleistungs-Permanentmagneten, der eine sinusförmige Flußverteilung (EMK) aufweist.

Dank der innenliegenden Permanentmagnete lässt sich der Rotor einfach herstellen, zudem kann man günstige Magnetgeometrien erzielen. Die anisotrope Rotorgeometrie erlaubt eine sinusförmige Magnetflussverteilung. So entstehen keine Nutrastmomente (cogging). Die verteilte Statorwicklung ist baugleich zur Wicklung von Asynchronmotoren, so dass die Statoren kostengünstig in sehr großen Serien produziert werden können.

Aus diesen konstruktiven Merkmalen kann man schon wesentliche Eigenschaften der Sinochron Antriebe ableiten. Die Motoren zeichnen sich durch kompakte Bauform, gutes Rundlaufverhalten und geringe Geräuschentwicklung aus. Vom Asynchronmotor unterscheiden sie sich durch eine etwa doppelt so hohe kurzzeitige Überlastbarkeit. Daher kann man in vielen Fällen eine kleinere Motorbauform wählen.

Motoren sind besser als IE3: sichtbare Energieeinsparung

Die Motoren sind gut regelbar. In Verbindung mit der dazugehörigen Regeleinheit SDC lässt sich ein zuverlässiger geregelter Betrieb vom Stillstand bis zu hohen Drehzahlen erzielen. Dabei soll der Antrieb durch hervorragenden Rundlauf auch bei sehr kleinen Drehzahlen überzeugen und bei Laststößen und Drehzahlveränderungen eine hohe Dynamik erreichen.

Teil 2: Antrieb spart nicht nur im Dauerbetrieb Energie ein

Die Sinochron Motoren kommen bereits in unterschiedlichen industriellen Anwendungen zum Einsatz. Ein wesentliches Motiv vieler Anwender für den Einsatz dieser Motoren: der geringe Energiebedarf. Die Antriebe sind in Wirkungsgradklasse IE3 klassifiziert, erreichen aber noch deutlich bessere Werte als IE3 fordert. Sie präsentieren sich also als zukunftssichere und betriebskostensparende Lösung: Wenn sie vorhandene ungeregelte Drehstromantriebe substituieren, können Energieeinspareffekte von 20 bis 35 Prozent erwartet werden.

Antrieb spart nicht nur im Dauerbetrieb Energie ein

Mit diesen Eigenschaften eignen sich die Motoren beispielsweise zum Antrieb von Pumpen und Lüftern, die im Dauerbetrieb arbeiten und somit unter die EG-Verordnung fallen. Die Substitution der Antriebe in vorhandenen Maschinen und Anlagen fällt leicht, weil keine zusätzlichen Bauteile wie Geber vorgesehen werden müssen. Und wenn die Antriebe in neuen Konstruktionen eingesetzt werden, profitiert der Anwender vom bis zu 30 Prozent kleineren Bauvolumen. Somit können Maschinen kompakter konstruiert werden.

Dieselben Pluspunkte gelten natürlich ebenso für Einsatzfälle, in denen zwar kein Dauerbetrieb nach Norm (S1) erreicht wird, bei denen die Antriebe aber über lange Zeitdauer im Einsatz sind. Hier summieren sich die Energiesparvorteile (fast) ebenso schnell, und in vielen dieser Anwendungen spielt auch die kompakte Bauform eine wesentliche Rolle bei der Auswahl der Antriebskomponenten. Hier kann der Sinochron Motor also ebenso punkten.

Investitionskosten müssen in "gesunder" Relation zu Einspareffekten stehen

Aber nicht nur in Anwendungen mit dauerhaftem Betrieb bietet die von ABM Greiffenberger entwickelte Motorbauart entscheidende Vorteile. Da sein Wirkungsgrad im Teillastbereich ebenfalls deutlich besser ist als der von herkömmlichen Asynchronmaschinen, arbeitet der Sinochron Motor in Teillastanwendungen noch effizienter. Zudem weist der Antrieb nahezu keine Verluste im Leerlauf auf.

Alle genannten Vorteile stehen und fallen in der Praxis mit einem weiteren Faktor: dem Preis des Motors. Nur wenn die Investitionskosten in einer "gesunden" Relation zu den Einspareffekten steht, wird sich der Maschinen-, Anlagen – oder Fahrzeugbauer tatsächlich für einen solchen Antrieb entscheiden. Auch in dieser Hinsicht können die Sinochron Motoren mit SDC-Regler überzeugen.

Im Vergleich zu einem konventionellen Servomotor mit Geber sind die Antriebe günstiger in der Anschaffung. In Relation zu einem konventionellen Getriebemotor ist der Mehrpreis so gering, dass die Amortisation in den meisten Fällen schon im ersten Betriebsjahr erreicht wird. Dabei wächst die Ersparnis in ansehnliche Größenordnungen wie unser Praxisbeispiel aus der Fördertechnik zeigt. (mi)

Hannover Messe 2011: Halle 27, Stand M13

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