Energieeffizienz

IE4-Antriebspaket mit Synchronreluktanzmotor

| Redakteur: Reinhard Kluger

Der im Antriebspaket enthaltene ACS850-Frequenzumrichter von ABB verfügt über die direkte Drehmomentregelung (DTC), Flussoptimierung und eine auf den Synchronreluktanzmotor abgestimmte Software. Diese Merkmale führen zu einer erheblichen Effizienzsteigerung motorbetriebener Anwendungen und senken den Energieverbrauch typischerweise um 20 bis 50 Prozent. Jetzt ermöglicht die Motortechnik eine Energieeinsparung um weitere 5 bis möglicherweise 15 Prozent.
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Der im Antriebspaket enthaltene ACS850-Frequenzumrichter von ABB verfügt über die direkte Drehmomentregelung (DTC), Flussoptimierung und eine auf den Synchronreluktanzmotor abgestimmte Software. Diese Merkmale führen zu einer erheblichen Effizienzsteigerung motorbetriebener Anwendungen und senken den Energieverbrauch typischerweise um 20 bis 50 Prozent. Jetzt ermöglicht die Motortechnik eine Energieeinsparung um weitere 5 bis möglicherweise 15 Prozent. (ABB)

IE4-Antriebspaket mit Synchronreluktanzmotor überzeugt in der Praxis durch zusätzliche Energieeinsparung, und zwar bei South Staffs Water in Großbritannien. Dort reduziert es den Energieverbrauch in einem hocheffizienten Pumpensystem um weitere sechs Prozent.

Premiere für den IE4-Synchronreluktanzmotor: Das weltweit erste Paket seiner Art arbeitet bei South Staffordshire Water PLC (South Staffs Water). Es versorgt weite Teile des sogenannten Black Country, eines Ballungsgebiets nördlich und westlich von Birmingham (Großbritannien), mit Wasser. Die Fakten: Täglich liefert das Unternehmen 330 Mio. Liter Wasser an etwa 500.000 Haushalte und 36.000 Geschäftskunden. Der Wasserversorger wollte in seiner Pumpstation Somerford einen 20 Jahre alten 115-Kilowatt-Asynchronmotor ersetzen, mit dem eine Bohrlochpumpe betrieben wird, die pro Tag 2,5 Mio. Liter Wasser fördert. Der Motor war bereits mit einem ABB-Frequenzumrichter ausgestattet.

Läuft leiser

Das durch den Antrieb ermöglichte Energieeinsparpotenzial war also bereits ausgeschöpft. Das Wasserwerk war an einem Testbetrieb des Synchronreluktanzmotors interessiert, um von seinen Vorteilen, wie höherem Wirkungsgrad, größerer Zuverlässigkeit, geringerer Verlustleistung, geräuschärmerem Betrieb und reduzierten Wartungskosten zu profitieren. Der vorhandene Antrieb wurde dafür gegen einen ABB-Frequenzumrichter mit einem leistungsstärkeren Kernprozessor und Synchronreluktanzmotor-Software ausgetauscht. Der ACS850 ermöglicht den Betrieb mit einem Synchronreluktanzmotor zusammen mit der weiterentwickelten direkten Drehmomentregelung (DTC), durch die Drehgeber und Drehzahlrückführgeräte entfallen können.

Effizienzpaket übertrifft die Erwartungen

Das Effizienzpaket von ABB übertraf die Erwartungen von South Staffs Water. „Der größte Vorteil ist die Reduzierung des Energieverbrauchs um sechs Prozent“, erklärt Supply Director Keith Marshall.

„Obwohl wir eines der effizientesten Unternehmen der Branche sind, haben wir trotzdem jährliche Stromkosten von mehr als neun Mio. Pfund (etwa elf Mio. Euro), die sich durch den Anstieg der Großhandelspreise für Energie noch weiter erhöhen. Auf die Wasserpumpen entfallen davon etwa 90 Prozent, denn wir haben wegen des hügeligen Terrains unseres Einzugsgebiets die größte Förderhöhe aller britischen Wasserwerke. Eine Reduzierung um sechs Prozent bei einer Pumpe in einem bereits sehr effizienten System ist für uns eine hervorragende Nachricht.”

Magnetische Relektunz im Einsatz

Ein Rotor eines Synchronreluktanzmotors hat weder einen Kurzschlusskäfig wie beim Asynchronmotor noch Permanentmagnete oder eine Felderregerwicklung. Stattdessen wird das Prinzip der magnetischen Reluktanz verwendet. Durch die überarbeitete Rotorkonstruktion entfallen die durch den Läuferkäfig verursachten Verluste, wodurch die Effizienz gesteigert wird und sich kompaktere Abmessungen ergeben. Die Standardleistung und -drehmomentstufen werden mit einer niedrigen Wärmeklasse erreicht, was die Lebensdauer der Motorisolation und der Lager bzw. die Schmierintervalle verlängert.

Belüftung lässt sich reduzieren

Bei South Staffs Water führte diese Konstruktion zu einer Reduzierung der Temperatur-Hotspots am Gehäuse um 58 Prozent verglichen mit einem Asynchronmotor. „Im Sommer sind die Temperaturen an vielen Orten hoch. Der Einsatz von Synchronreluktanzmotoren an mehr Standorten bedeutet für uns, dass die benötigte Belüftung reduziert werden kann“, sagt Marshall.

„Durch die niedrigere Wicklungstemperatur steigt die Zuverlässigkeit insgesamt. Eine um 28 Prozent niedrigere Lagerschildtemperatur bedeutet außerdem, dass wir die Schmierintervalle verlängern können und dass die Lebensdauer der Lager zunimmt.” Zusätzlich wurde das Laufgeräusch um 75 Prozent reduziert: von 78 dBA auf 72,3 dBA bei einer Drehzahl von 1450 U/min. Möglich ist ein Einsatzes von Synchronreluktanzmotoren in Druckerhöhungsstationen, die in der Nähe von Wohngebieten liegen.

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