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Inhaltsverzeichnis
1. Permanent-Synchronmotor-Technologie ermöglicht Verkleinerung des Motors
2. Hohes Anlaufdrehmoment ist Permanent-Synchronmotor-typisches Merkmal
3. Steigerung der Effizienz ist Hauptvorteil von Permanent-Synchronmotoren
Die Sicherung der Effizienz ist in jeder Branche wichtig. Für kritische Einrichtungen der Infrastruktur wie Kläranlagen, die im Dauerbetrieb laufen, gilt dies umso mehr. Daher kann die Auswahl des richtigen Getriebemotors zur effizienten Erfüllung dieser Anforderungen eine überzeugende Kombination aus Wirtschaftlichkeit und erhöhtem Umweltschutz darstellen. Genau das hat die Bauer Gear Motor GmbH, Esslingen, eine Marke der Altra Industrial Motion Corporation, für eine Exzenterschneckenpumpe im Klärwerk Bayreuth in Deutschland realisiert. Der Hersteller fokussiert auf Motor- und Getriebelösungen, die den Betreibern Anwendungssicherheit bieten und dabei Investitionen absichern und den Gesamtenergieverbrauch optimieren. Dies ist für den Bereich der Wasseraufbereitung von Bedeutung. In Bayreuth wird den Exzenterschneckenpumpen ein nahezu kontinuierlicher Betrieb an 365 Tagen im Jahr abverlangt. Bei derartigen Anforderungen kann ein ungeeigneter Motor hohe Kosten für den Betreiber verursachen. Eine Überdimensionierung des Motors, das Kombinieren mit falschen Komponenten, das Verfehlen des Betriebspunktes oder die Wahl der falschen Verzahnung können sich negativ auf die langfristige Energieeffizienz auswirken. Die Spezifizierung einer optimalen Antriebslösung für diese Anwendung in Zusammenarbeit mit dem Pumpenhersteller war die Herausforderung des Anlagenbetreibers für den Antriebsspezialisten.
Permanent-Synchronmotor-Technologie ermöglicht Verkleinerung des Motors
Genau für diese Problemstellung hatte der Antriebsspezialist eine Lösung. In Zusammenarbeit mit dem Pumpenhersteller stellte man fest, dass der installierte 15-kW-IE3-Asynchronmotor (ASM) durch Permanentmagnet-Synchronmotor-Technologie (PMSM) auf einen 5,5-kW-IE3-Antrieb reduziert werden kann. Allein die Verkleinerung des Motors steigert die Energieeffizienz, aber der eigentliche Vorteil liegt in der Bauweise der PMSM-Antriebe des Herstellers. Ein effizientes Rotordesign mit speziellen Permanentmagneten bietet im Vergleich zu herkömmlichen Motoren Energieeinsparungen und verbesserte Umweltverträglichkeit. Wärmeverluste des Rotors werden eliminiert und die Gesamtverluste um 25% reduziert, woraus sich eine durchgängige Erhöhung des Motorwirkungsgrads von über 10% im Vergleich zu Antrieben des Wettbewerbs ergibt. Diese Eigenschaften sorgen für einen hohen Wirkungsgrad auch bei variierenden Betriebsanforderungen.
Andere Exzenterschneckenpumpen im Klärwerk werden noch mit ASM-Varianten betrieben, sodass Motorenbauer und der Betreiber einen direkten Vergleich vornehmen konnten. Bei Betrieb sowohl der ASM- als auch der PMSM-Variante mit konstanter Drehzahl bei 25 Hz liefert der Permanentmagnet-Synchronmotor durchgängig über die gesamte Kennlinie einen höheren Wirkungsgrad, insbesondere bei niedriger Last. Bei variabler Drehzahl unter Teillastbedingungen war der PMSM sogar noch effizienter. Bei niedriger Drehzahl und Last erreicht der PMSM einen Wirkungsgrad von 85%, während der Asynchronmotor lediglich 65% erreicht. Dies veranschaulicht den weiten Teillast- und Drehzahlbereich, den der bauartbedingt effiziente PMSM abdeckt.
Hohes Anlaufdrehmoment ist Permanent-Synchronmotor-typisches Merkmal
Die Vorteile für die Anwendung sind vielfältig. Exzenterschneckenpumpen arbeiten je nach Anforderung mit unterschiedlichen Drehzahlen und Betriebspunkten, was dem weiten Teillast- und Drehzahlbereich des Permanentmagnet-Synchronmotors entspricht. Darüber hinaus bietet dieser Bereich eine höhere Überlastfähigkeit, was von Vorteil ist, wenn vor Ort eine andere Pumpe ausfällt und die gleichen Betriebsanforderungen auf weniger Pumpen verteilt sind. Wenn die installierten Motoren eine höhere Überlastfähigkeit bieten, kann diese Anforderung erfüllt und die Verfügbarkeit abgesichert werden. Ein hohes Anlaufdrehmoment ist ein weiteres PMSM-typisches Merkmal, das beim Pumpen von Flüssigkeiten wichtig ist. Die Verkleinerung des Motors erleichtert auch die zukünftige Wartung, da der kleinere Motor bei Bedarf leicht ausgetauscht werden kann. Die Anschlusskabel waren ebenfalls nur halb so dick wie diejenigen des entsprechenden Asynchronmotors, was nicht nur die Kosten senkt, sondern auch die Handhabung und Wartung vereinfacht.
Steigerung der Effizienz ist Hauptvorteil von Permanent-Synchronmotoren
Der Hauptvorteil für den Betreiber war jedoch die Steigerung der Effizienz über das gesamte Anforderungsspektrum. Eine Verbesserung der Gesamteffizienz um mindestens 10% über die jährlichen Betriebszyklen führte zu erheblichen Kosteneinsparungen von bis zu 9000 € pro Pumpe und Jahr und zusätzlich zu Umweltvorteilen. Neben Einsparungen bei den Energiekosten kann der Betreiber problemlos Grenzwerte für die CO2-Emissionen einzuhalten, die in allen Industriebereichen immer strenger werden. In Kombination mit der bauartbedingten Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des PMSM, der für variable Betriebsbedingungen prädestiniert ist, bewegt sich der Betreiber hiermit im optimalen Effizienzbereich. jg
Details zu den Permanentmagnet-Synchronmotoren von Bauer Gear Motor:
Kontakt:
Bauer Gear Motor GmbH
Eberhard-Bauer-Straße 37
73734 Esslingen
Tel.: +49 711 3518–0
E-Mail: info@bauergears.com
Website: www.bauergears.com
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