Exakt angepasste Synchronmotoren garantieren erhebliche Energieeinsparpotenziale

Die Kombination macht’s!

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Nicht nur in den Branchen, in denen Antriebe einen hohen Energieverbrauch zu verzeichnen haben, wird die im Juni 2011 in Kraft tretende EU-Verordnung 640/2009 weitreichende Konsequenzen haben. Alle elektrischen Motoren, die ab diesem Zeitpunkt geliefert werden, müssen die Effizienzklasse IE2 erfüllen. Grund genug, sich bereits heute über neue energieeffiziente und ökonomische Antriebe Gedanken zu machen.

Zur Realisierung der gestiegenen Anforderungen an die Wirkungsgrade können unterschiedliche Wege beschritten werden. So besteht die Möglichkeit, in bestehende Konstruktionen neue Werkstoffe mit verbesserten magnetischen und elektrischen Eigenschaften einzusetzen beziehungsweise die Konstuktionsmerkmale zu optimieren. Dies ist in der Praxis jedoch nicht ganz einfach umzusetzen. Häufig müssen mehrere Lösungen miteinander kombiniert werden.

Problematisch kann es bei der Verwendung von Asynchronmotoren werden. Um die ab Juni 2011 verpflichtenden Wirkungsgradklassen zur Energieeinsparung zu erreichen, müssen Asynchronmaschinen unter Umständen wesentlich größer ausgelegt werden. Neben der Erhöhung des Materialeinsatzes und den damit einhergehenden höheren Materialkosten kann es sein, dass die Antriebe, abhängig von den Einbaubedingungen in der Kundenanwendung, nicht mehr in den vorgesehenen Einbauraum passen.
Wesentlich besser sind die Erfolgsaussichten, wenn man die bestmögliche Antriebstechnologie mit der durch den Antriebshersteller durchgeführten individuellen Anpassung des Antriebssystems an die Applikation kombiniert.
Energieeffiziente Synchrontechnologie
Eine Alternative zu der Asynchrontechnologie stellt die Synchrontechnologie dar. Neue magnetische Werkstoffe auf Basis von Seltenerdmetallen und immer leistungsfähigere Mikrocontroller für die Steuerungsaufgaben ermöglichen einen sehr energieeffizienten Einsatz von Synchronmotoren. Diese erreichen im Leistungsbereich bis etwa 10 kW Wirkungsgrade bis etwa 95 % und stellen damit ein hohes Einsparungspotenzial an Energie dar. Eine optimierte Konstruktion der Motortechnik und hoch entwickelte Algorithmen in den Steuerungskomponenten ermöglichen den hohen Wirkungsgrad und damit einhergehend geringere Abmessungen der Motoren. Dadurch eröffnen sich für Synchronantriebe vielfältigste Einsatzmöglichkeiten.
Synchrontechnologie: hohes Entwicklungspotenzial
André Schweers, Leiter des Geschäftsbereiches Antriebstechnik bei Hanning sieht in der Synchrontechnologie hohes Entwicklungspotenzial. „Die weitere Optimierung der Synchronantriebe wird auch künftig Spielraum für weitere Effizienzsteigerungen schaffen“, so Schweers. „Schon seit längerem ist die Entwicklung von Antriebssystemen in Synchrontechnologie bei uns im Hause ein Schwerpunktthema. Wir entwickeln und realisieren in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden technisch-innovative, wirtschaftliche und ökologische Antriebskomponenten und Antriebssysteme. Daher ist für uns in vielen Antriebslösungen Synchrontechnologie einfach die optimale Wahl. Bereits umgesetzte Lösungen in der Pumpenindustrie und Fördertechnik aber auch im Anlagenbau und in der Gerätetechnik dokumentieren deutlich die Vorteile dieser Technologie gegenüber anderen Antriebstechnologien“.
Rotoren aus hochwertigen Permanentmagneten
Selbstverständlich lassen sich bei einem Hersteller, der sich auf individuell angepasste Antriebskomponenten und Antriebssysteme spezialisiert hat, sämtliche mechanischen und elektronischen Bauteile verändern und entsprechend den Anforderungen optimieren. Die Motoren werden mit und ohne Gehäuse in den Baugrößen 56 bis 132 und in speziellen weiteren Größen angeboten. Sie stehen in unterschiedlichen Leistungsklassen bis 7,5 kW zur Verfügung. Spezielle Wellen- und Lagerschildgeometrien, individuelle Wicklungsauslegungen, die Optimierung der elektromagnetischen Auslegung und die spezifische Anpassung der Elektronik garantieren dem Anwender die bestmögliche technische und wirtschaftliche Umsetzung seiner Anforderungen. Unterschiedliche elektrische Anschlusssysteme und Bedienelemente sowie diverse Feldbusanbindungen runden das anwenderfreundliche Synchronmotoren-Konzept ab. Die Rotoren der Synchronmotoren sind mit hochwertigen Permanentmagneten ausgerüstet und gewährleisten somit eine hohe Leistungsdichte und einen hohen Wirkungsgrad.
Neben den technologischen Vorteilen und mechanischen Anpassungen der Komponenten spielt die elektronische Funktionalität ebenfalls eine wichtige Rolle. Bekanntermaßen benötigen Synchronmotoren zur Ansteuerung eine Elektronik beziehungsweise einen Frequenzumrichter. Für den optimalen Betrieb der Motoren müssen Motor und Elektronik exakt aufeinander abgestimmt sein. Aufgrund einer eigenen Elektronikentwicklung und -fertigung ist die Modifizierung sowohl elektronisch als auch konstruktiv für den Anbieter kein Problem. Die Summe der genannten Möglichkeiten führt dazu, dass der Anwender ein Antriebssystem erhält, das nicht nur verfahrens- und antriebstechnisch optimiert ist, sondern darüber hinaus besonders energieeffizient arbeitet.
Situation in der Praxis
Selbstverständlich steht dem Anwender eine Vielzahl von Synchronantriebsherstellern zur Auswahl. Leistungen, Drehzahlen und Drehmomente können den Datenblättern der Hersteller entnommen und verglichen werden. Diese Angaben helfen dem Anwender jedoch nicht zwingend weiter, zum Beispiel dann, wenn die verfügbaren Motoren nicht den gewünschten Abmessungen entsprechen, oder beispielsweise keine „standardmäßigen“ Drehzahlen beziehungsweise hohe Gleichlaufeigenschaften gewünscht werden. Nur selten führt die Kombination von Standard- oder standardähnlichen Komponenten zu einem befriedigenden Ergebnis. Hier setzt das Unternehmen ganz klar auf eine persönliche und kompetente Beratung. Am Anfang steht daher die sorgfältige Analyse der Anwendungsanforderungen. „Die bestmögliche Antriebslösung kann nur durch die aufeinander abgestimmte Optimierung von Motorkonstruktion und Elektronik entwickelt und realisiert werden“, betont André Schweers. „Denn nur durch diesen ganzheitlichen Ansatz erhalten unsere Kunden energieeffiziente, leistungsfähige und wirtschaftliche Antriebe und Antriebssysteme“.
Synchronmotoren und Effizienzklasse
Die Wahl der passenden Antriebstechnologie, verknüpft mit Beratungskompetenz und umfangreichem technischen Know-how, garantieren dem Anwender die bestmögliche energieeffiziente Antriebslösung. Sowohl die mechanische als auch die elektronische Anpassung der Antriebe ist dafür zwingend erforderlich. Eine sorgfältige Analyse der Anforderungen, eine aufeinander abgestimmte Optimierung von Motorkonstruktion und Frequenzumrichter sowie die Parametrierung des gesamten Systems führen neben dem optimalen Antriebsergebnis zu einer systematischen Absenkung des Gesamtenergieverbrauches der Anlage. Schon heute liegen die Wirkungsgrade von Synchronmotoren oberhalb der Anforderungen der Effizienzklasse IE3.
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