Bei Antrieben großer Leistung sind die Stromkosten über die Lebensdauer des Motors so hoch, dass die Anfangsinvestition in der Gesamtbilanz zweitrangig ist. Durch geringere Verlustleistung im Gesamtsystem lässt sich richtig Geld sparen. Mit integrierten Antriebsystemen winken zusätzlich eine Menge zeit- und kostensparender Systemvorteile, die die Gesamtbilanz über den Lebenszyklus einer Anlage weiter verbessern.
Konsequent auf Umrichterbetrieb ausgelegt
Ein aktuelles Beispiel hierfür sind die neuen Niederspannungs-Asynchronmotoren Simotics FD von Siemens. Sie sind von vornherein für den Betrieb an Umrichtern konzipiert und zielen damit auf Anwendungen ab, die von Drehzahlregelung profitieren – z.B. in Form von Energieeinsparung im Teillastbetrieb. In aller Regel ist dies bei Pumpen, Lüftern und Kompressoren der Fall, aber auch bei Kran-, Förder- oder Extruder-Anwendungen. Simotics-FD-Motoren und Sinamics-G120P-Frequenzumrichter sind vom Hersteller als integriertes Gesamtsystem konzipiert. Zum Beispiel sind in dieser Motor/Umrichter-Kombination die Motor-Nennströme und Umrichterspannungen, die magnetischen Eigenschaften des Motors sowie die Pulsfrequenzen und Pulsmuster der Umrichter aufeinander abgestimmt. Darum ist weder die sonst erforderliche Leistungsminderung des Motors bei Umrichterbetrieb nötig, noch eine Überdimensionierung des Umrichters. Die Nennleistung von Simotics-FD-Motoren steht ohne Abschlag für die Applikation zur Verfügung. Allein ein genau passender Motor kann die Investitionskosten um bis zu 15% senken.
Energie und Kühlleistung sparen
Die präzise Abstimmung von Motor und Umrichter senkt die Verlustleistungen im System um gut zehn Pozent. Das spart doppelt Energie, denn eingesparte Verlustleistung führt ja zu weniger Wärme, die abzuführen ist. Die zur Kühlung benötigte Leistung fällt also auch geringer aus. Insgesamt ergibt sich durch die hohe Leistungsdichte ein sehr kompaktes Design. Darüber hinaus können umrichtergestützte Energiesparfunktionen des Umrichters G120P den Verbrauch weiter senken, zum Beispiel die softwaregestützte Flussabsenkung im Teillastbetrieb. Angenehmer Nebeneffekt der präzisen Abstimmung von Motor und Umrichter: Die neuen Motoren sind deutlich leiser, und zwar um gut 4dB(A). Dies wird vom menschlichen Ohr als nur halb so laut wahrgenommen, als bei einem herkömmlichen Motor und Umrichterbetrieb. Außerdem halten die neuen Motoren länger: Während man bei am Umrichter betriebenen Netzmotoren von Fremdlieferanten mit einer vorzeitigen Alterung der Motorwicklungen und der Lager rechnen muss, sind die Wicklungen der neuen Siemens-Motorenfamilie von vornherein auf die spezielle Belastung am Frequenzumrichter ausgelegt. Ein Lager ist isoliert, was eine hohe Lebensdauer und weniger Wartungsaufwand begünstigt.
Zeit und Aufwand sparen
Die FD-Motorenreihe erleichtert den Anlagenplanern die Arbeit: Der kompakte Motor erlaubt verschiedene Anbaulagen von Anschlusskasten, Fremdlüfteraggregat und Monitoring-Systemen und fügt sich somit in viele Einbausituationen ein. Diese Flexibilität beruht zum einem auf dem Baukastensystem, zum anderen auf innenliegende Kühlrippen. Dadurch hat der Motor weitgehend ebene Außenflächen, auf denen die Anbauteile einfacher und an mehr Positionen platziert werden können als bei außenliegenden Rippen. Der Anwender kann zwischen Eigen- und Fremdkühlung wählen; der Motor unterstützt sowohl Luft- als auch Wasserkühlung; letzteres ist im Form von Wassermantelkühlung und Luft/Wasser-Wärmetauscher möglich. Für die Auslegung des Motors stehen die Tools Sizer und DT-Konfigurator zur Verfügung. Außerdem unterstützt das Engineering-Framework TIA Portal Lösungen mit dem Motor Simotics FD als integriertes Antriebsystem: Motor und Umrichter werden hier von vornherein als Einheit gehandhabt. Das spart über die verschiedenen Engineering-Phasen gut ein Drittel des Aufwands ein, der sonst für ein klassisches Engineering drehzahlgeregelter Antriebe benötigt würde.
