Permanentmagnetmaschinen haben sich zu einer praktikablen Lösung entwickelt

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ATE Antriebstechnik und Entwicklungs GmbH & Co. KG

PM-Maschinen sind Synchronmaschinen mit normalerweise drei oder mehr Phasen in der Statorwicklung. Im Rotor montierte Permanentmagneten erzeugen einen praktisch konstanten Magnetfluss im Luftspalt. Dieser „hängt“ sich an den rotierenden Magnetfluss, der von den Statorwicklungen erzeugt wird. Die PM-Maschine läuft somit synchron.

Die Baugrößen der von ABB bislang gelieferten Maschinen reichen von Motoren mit 280 mm Wellenhöhe bis zu Windkraftgeneratoren mit 2.500 mm Wellenhöhe. Die Permanentmagnetmaschinen der Serien M3BJ, AMZ und AMG haben sich dabei als ausgereifte Produkte bewährt.

Die Asynchronmaschinen für Drehzahlen von 750 bis 3.000 U/min (8-, 6-, 4-, 2-polig) lassen sich bei entsprechender Einspeisung auch mit niedrigen Drehzahlen betreiben. Grundsätzlich sollte man für niedrige Drehzahlen hochpolige Maschinen vorziehen. Der Leistungsfaktor von Asynchronmaschinen mit höheren Polzahlen nimmt aufgrund der höheren Streuinduktivität ab.

Um dies zu vermeiden, werden für derartige Anwendungen Getriebe eingesetzt, damit die Maschinen bequem mit höheren Drehzahlen laufen können. Dank des hervorragenden Leistungsvermögens von PM-Maschinen in Anwendungen mit niedrigen Drehzahlen und hohen Drehmomenten kann nun auf das Getriebe verzichtet werden.

Bei der Erregung durch Permanentmagneten entfällt hierfür die Leistungsaufnahme aus dem Netz. Somit fallen die Umrichterverluste geringer aus. Der aus der Erregung resultierende Blindstrom entfällt ebenso wie die Läuferstromwärmeverluste. Der Gesamtwirkungsgrad steigt. Die geringere Temperatur des Rotors reduziert die Lagertemperatur und erhöht somit die Lebensdauer der Lager.

Geberlose direkt das Drehmoment regeln

Direktantriebsanwendungen mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment erfordern normalerweise eine Regelung von Drehmoment und Drehzahl. Die Drehzahl einer Synchronmaschine wie eines PM-Motors kann nur über einen drehzahlgeregelten Antrieb in Form eines Frequenzumrichters geregelt werden. Außerdem muss die Regelung der PM-Maschine speziell für die Flussregelung von Permanentmagneten ausgelegt sein. Aus diesem Grund hat ABB ihr Verfahren zur direkten Drehmomentregelung (DTC) auf drehzahlgeregelte PM-Maschinenantriebe ausgedehnt.

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