Permanentmagnet- Synchronmotoren erfüllen IE3

Noch vor wenigen Jahren hatten Motoren mit der Klasse EFF1 (vergleichbar mit der neuen Norm IE2) ein Alleinstellungsmerkmal. Das hat sich mittlerweile geändert, denn die Forderung der Anwender nach höheren Energieeinsparungen zieht sich wie ein roter Faden durch die Entwicklungsabteilungen der Hersteller. Lebenszykluskosten und Total Cost of Ownership (TCO) sind ein ständiges Thema, und die Suche nach Lösungen steht ganz oben auf der Prioritätsliste. Verstärkt werden diese Überlegungen durch die Einführung der neuen Wirkungsgradklassen der Energy-using Products(EuP)-Richtlinie für Drehstrom-Niederspannungsmotoren. Sie gibt für Neuinstallationen von bestimmten Maschinentypen wie Pumpen, Lüftern und Kompressoren Wirkungsgrade vor, die nur mit einem IE3-Motor in Verbindung mit einem Frequenzumrichter eingehalten werden können. Nach dieser Richtlinie müssen auch alle Drehstrom-Niederspannungsmotoren Mindestwirkungsgrade aufweisen. So wird der Premium-Wirkungsgrad ab 2015 für Leistungen von 7,5 bis 375kW und ab 2017 sogar für 0,75 bis 375kW verbindlich. IE2-Motoren dürfen dann ohnehin nur noch mit einem Frequenzumrichter betrieben werden. Energiesparkonzept der Motoren Während die meisten Unternehmen ihr Portfolio von IE2-Motoren mit Blick auf Juni 2011 erweitern, ist Yaskawa Electric schon einen Schritt weiter. Die EcoiPM-Motoren sind Permanentmagnet-Motoren nach IE3. Sie weisen eine deutlich bessere Energieeffizienz als Standardmotoren auf. Sie tragen also wesentlich dazu bei, dass die gesamte Maschine den neuen Richtlinien entspricht. Dieser (IE3)-Motor wird zusammen mit dem Frequenzumrichter V1000 als Paket angeboten. Mit dieser Lösung entspricht das Unternehmen schon heute der EU-Richtline EU(640/2009), wonach ab 2011 Motoren keine Motoren der der bisherigen Effizienzklasse EFF2 mehr verkauft werden dürfen. Der Energiesparmotor wurde erstmals auf der SPS 2009 vorgestellt und ist inzwischen weltweit verfügbar. Turgay Halimler, General Manager Drives bei Yaskawa Electric, erklärt: \“Der Anwender kann den EcoiPM schon morgen einbauen und damit sein enormes Sparpotenzial nutzen. Denn die höheren Anschaffungskosten werden sich aufgrund des verbesserten Wirkungsgrades schnell amortisieren.\“ Zwar tritt die neue Richtlinie für IE3 erst in einigen Jahren in Kraft, aber man geht ja davon aus, dass Anlagen und Maschinen für eine Lebensdauer von bis zu zehn Jahren ausgelegt sind. Wer also heute oder im kommenden Jahr IE2-Motoren in seiner Maschine integriert, muss 2015 auf IE3 umrüsten. Mit dem neuen energieeffizienten Antriebskonzept ist das nicht notwendig. Das wiederum wirkt sich positiv auf die Total Costs of Ownership und die Lebenszykluskosten aus. Ein ganz wichtiger Punkt ist auch, dass der PM-Synchronmotor um bis zu zwei Baugrößen kleiner ist als ein vergleichbarer Asynchronmotor mit IE2 – ein entscheidender Faktor für viele Anwendungen. Lebenszykluskosten reduzieren Energieeinsparungen bei Drehstrommotoren sind eng mit dem Einsatz von Frequenzumrichtern verknüpft. Daher gibt es ab 2015 für die \’Sparsamen\‘ unter den Anwendern eine Notlösung, um die EuP-Forderung nach IE3 vorerst zu umgehen: Die Regelung von IE2-Motoren über einen Frequenzumrichter. Ein Umrichter reduziert die Energiekosten, aber längst nicht so weit wie die Kombination aus diesem (IE3-konformen) Motor in Verbindung mit dem Frequenzumrichter V1000. Die mit dieser Lösung erreichte Effizienz liegt sogar über der neuen Norm und senkt damit die laufenden Betriebskosten nachhaltig – besonders dann, wenn unter Teillast gefahren wird. Außerdem ist die Einsparung so hoch, dass sich die Investition in diese Kombination meist schon innerhalb weniger Monate amortisiert. \“Ein solches Antriebspaket ist aber nur dann sinnvoll\“, ergänzt Turgay Halimler, \“wenn beide Komponenten exakt aufeinander abgestimmt sind. Aus diesem Grund wurden die neuen EcoiPM-Motoren im Zuge ihrer Neuentwicklung so konstruiert, dass sie optimal an unseren Frequenzumrichter V1000 angepasst sind.\“ Die Leistungen der neuen Motorenserie reichen von 0,4 bis 7,5kW. Das kleinste Mitglied der Serie hat eine Baugröße von 56A, das größte von 90B. Die Motoren sind verfügbar in der Bauform B3 und in Flanschversionen, jeweils in den Spannungsklassen 200 oder 400V. Qualität und Zuverlässigkeit Der Frequenzumrichter V1000 mit feldorientierter Regelung ist für die Ansteuerung unterschiedlicher Drehstrommotoren ausgelegt. Angefangen von dem Asynchronmotor bis hin zu dem neuen Permanentmagnet-Synchronmotor. Interessant für den Anwender ist, dass die integrierte Software den EcoiPM-Motor ohne Drehzahlrückführung steuert. Das ist nicht nur kostengünstiger, sondern hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Motoren auch für schwierige Arbeitsumgebungen gerüstet sind. Um die notwendige Anpassung an hohe Belastungen zu gewährleisten, ist eine so genannte Online-Tuning-Funktion integriert. Sie kompensiert die entstehenden Temperaturabweichungen im Motor und erhöht damit den Wirkungsgrad. Die Kommunikation kann über RS485 und RS422 hinaus auch über die gängigen Netzwerke wie CANopen, Profibus, Devicenet, Mechatrolink, Lonworks und CC-Link erfolgen. Wie von Yaskawa Electric gewohnt, bietet auch dieser Frequenz­umrichter eine Qualität, die für einen Dauerbetrieb von mindestens zehn Jahren ausgelegt ist. Zusammen mit den EcoiPM-Motoren erhält der Anwender eine moderne Antriebslösung aus einer Hand. Das hat für OEMs und Anwender den Vorteil, dass die Komponenten optimal aufeinander abgestimmt und somit Wirkungsgrad und Leistung gewährleistet sind. Mindestanforderung der EU erfüllt