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antriebstechnik 4/2015

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Einen Schritt voraus

Einen Schritt voraus Elektromotoren, die heute schon Effizienznormen von morgen erfüllen Yasar Yüce Inzwischen existieren weltweit diverse Normen zur Steigerung der Wirkungsgrade von Elektromotoren. Wenn der gesamte Antriebsstrang einer Wirkungsgradoptimierung unterzogen werden soll, muss die Konstruktion sowohl die Effizienz der Startersysteme als auch der angetriebenen Komponenten einkalkulieren, was zur Einführung einer neuen Norm - EN 50598 - geführt hat. Bauer Gear Motor begann bereits 2010 mit der Arbeit an der Einhaltung der neuen Vorschriften. Z um jetzigen Zeitpunkt ist es für Projektierer und Endanwender nicht möglich, die einzelnen konkurrierenden Komponenten nach Wirkungsgradgesichtspunkten für den Antrieb zu vergleichen, um am Ende die effizientesten Motor- und Umrichterkomponenten zu wählen. Ähnlich sieht es aus, wenn der Motor in ein Produkt, beispielsweise einen Lüfter oder eine Pumpe integriert ist. Hier kann die Effizienz des Motors nicht unabhängig vom Produkt ermittelt werden. Mit dieser Problematik befasst sich eine neue Norm: EN 50598 Yasar Yüce ist Product Manager bei der Bauer Gear Motor GmbH in Esslingen beschreibt einen Energieeffizienzindex für Antriebssysteme (Power Drive Systems, PDS) und wird entwickelt, damit die potenziellen Energieeinsparungen in den o. g. Fällen realisiert werden können. Die Norm im Detail EN 50598-1 beschreibt die allgemeinen Anforderungen für die Erstellung von Normen zur Energieeffizienz von Ausrüstungen mit Elektroantrieb nach dem erweiterten Produktansatz (EPA) und semi-analytischen Modellen (SAM). Im Wesentlichen geht es hierbei um die Kombination der Effizienzklassen des Antriebssystems und der angetriebenen Komponenten, wie Pumpen oder Getriebe. EN 50598-2 verlagert den Fokus von der Einzelkomponente auf die Effizienz des gesamten Antriebssystems. Die neuen Effizienzklassen (International Efficiency for Systems, IES) geben eine Struktur vor, die den Vergleich der Wirkungsgradverluste für ein gesamtes Antriebssystem (PDS) ermöglicht. Der mittlere Bereich ist IES1. Systemen mit Verlusten > 20 % gegenüber IES1 wird die Klasse IES0 zugewiesen. Effizientere Systeme mit Energieverlusten ab 20 % < IES1 werden als IES2 eingestuft. EN 50598-3 liefert einen quantitativen Ökodesign-Ansatz mittels Ökobilanzierung einschließlich Produktkategorieregeln und dem Inhalt von Umweltdeklarationen. Von Herstellern drehzahlgeregelter Antriebe wird in Zukunft die Angabe von Verlustdaten entsprechend den für das komplette Antriebsmodul (Complete Drive Module, CDM) definierten Teillastmesspunkten verlangt, während diejenigen, die Elektromotoren oder Getriebemotoren herstellen, nicht zur Angabe der Verlustdaten bei der vorgegebenen Teillast gezwungen werden sollen. Bauer wird transparent mit diesen Werten umgehen und die erforderlichen Daten sowohl in gedruckter Form als auch auf der Website veröffentlichen. Frühestmögliche Problemlösung Bereits vor fünf Jahren begann das Unternehmen, an der Einhaltung der neuen Vorschriften zu arbeiten, unmittelbar nach Ankündigung des Normentwurfs. Daher ist 108 antriebstechnik 4/2015

ELEKTROMOTOREN Bauer Gear Motor in puncto Bauweise und Wirkungsgrad einen Schritt voraus, u. a. mit dem gesamten Programm bereits erhältlicher IE3-Motoren, einschließlich derer des Leistungsbereichs zwischen 0,75 kW und 7,5 kW, die bereits heute die ab Januar 2017 geltenden Vorschriften erfüllen. Sämtliche Elektromotoren des international tätigen Unternehmens erfüllen mindestens die Voraussetzungen für IES1-Konformität. Darüber hinaus hat das Unternehmen seine Motoren für den Umrichterbetrieb optimiert. Sowohl die Permanentmagnet- Synchronmotoren (PMSM) als auch die Asynchronmotoren (ASM) haben eine 70-Hz-Kurve, die diesen Produkten in Kombination mit dem als Referenz dienenden kompletten Antriebsmodul (CDM) als Antriebssystem nach EN 50598-2 die Effizienzklasse IES2 ermöglicht. Optimierung und Transparenz Da Bauer die Technologie bereits liefern kann, trägt das Unternehmen zur Steigerung von Energieeffizienz bei und hilft dabei, Anlagen und Anwendungen zu optimieren. Um die Kunden über die jüngsten Normen aufzuklären und darüber, wie die Bauer-Produkte diese Normen einhalten, wird das Unternehmen die für seine IE2- und IE3-Motoren geltenden IES-Klassen gemäß EN 50598-2 veröffentlichen. So können Kunden sicherstellen, dass sie nicht nur die am besten geeigneten Komponenten für ihre konkrete Anwendung auswählen, sondern zugleich die Energieeinsparungen der Lösung maximieren. Unterstützt werden sie dabei durch ein erfahrenes Technikteam, das zum Einsatzbereich berät und bei der Produktauswahl hilft. Von der höheren Energieeffizienz, die durch sorgfältige Produktauswahl zu erreichen ist, profitieren Endanwender und Maschinenbauer. In vielen Anwendungen kann anstelle eines Asynchronmotors ein kleinerer Permanentmagnet-Synchronmotor verwendet werden, was dann die Auswahl kompakterer Komponenten entlang der gesamten Energiekette ermöglicht. Vielfältige Anwendungsgebiete So können Maschinenbauer nicht nur den Wirkungsgrad ihrer Ausrüstung steigern, sondern auch die Kosten vieler Komponenten reduzieren. Außerdem lassen sich mit Alle Elektromotoren erfüllen mindestens die Effizienzklasse IES1 Ausnahmeregelungen den Bauer-Permanentmagnet-Synchronmotoren in Standardanwendungen unter Teillastbedingungen 30 % Energieeinsparungen im Vergleich zur Asynchron-Motortechnologie erreichen. Die Gesamteinsparung mehrerer Anwendungen reduziert für den Endanwender den Stromverbrauch der Produktion und somit die Betriebskosten des gesamten Standortes. Optimierungen auf Seiten der Ausrüstungsanbieter kommen unmittelbar den Endanwendern zugute, insbesondere in solchen Branchen, in denen Elektromotoren im Dauerbetrieb laufen. Vor allem bei Anwendungen in der Schüttgutförderung, im Lebensmittel- und Getränkesektor, in der Metallverarbeitung und im Automobil- und Logistiksektor sucht man nach Möglichkeiten zur Reduzierung des Energieaufwandes. Auch für Anlagen zur Wasseraufbereitung und in der chemischen Industrie können jetzt im Rahmen der Kostensenkungsbemühungen die effizientesten Antriebssysteme identifiziert werden. www.bauergears.com Für die Mehrzahl der Elektromotoren werden die Mindestwirkungsgrade strenger, es gibt aber auch eine Reihe von Ausnahmen: Bremsmotoren und Motoren, die für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen ausgelegt sind, bleiben von den Vorschriften ausgenommen. Aber auch hier hat Bauer mit der Entwicklung der PMSM der Reihe S Pionierarbeit geleistet. Diese umfasst drehzahlgeregelte Motoren der Effizienzklasse IE4, die für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassen sind. antriebstechnik 4/2015 109

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