Laatste nieuws:

OLDENZAAL, 7 september 2015 11:38

Kiezen voor hoogrendement-elektromotoren

Motoren spelen een belangrijke rol bij het verhogen van het rendement van pompen, compressoren en ventilatoren. Voor dergelijke applicaties zijn inductiemotoren nog steeds het meest gevraagd, maar permanentmagneetmotoren (PM) en synchroonreluctantiemotoren zijn aan op hun opmars bezig. In dit artikel vergelijkt Siegfried Kreutzfeld, managing director bij WEG Motors in Brazilië, de drie motortechnologieën.

WEG’s W22 Super Premium IE4-inductiemotoren staan borg voor een maximaal rendement bij toepassingen met constante snelheid.'
WEG’s W22 Super Premium IE4-inductiemotoren staan borg voor een maximaal rendement bij toepassingen met constante snelheid.
1/1

Van juni 2011 tot eind vorig jaar schreven de bepalingen voor dat motoren minstens een efficiëntieniveau van IE2 moesten hebben. Vanaf 1 januari 2015 moeten motoren met een nominaal vermogen van 7,5-375 kW minimaal voldoen aan het IE3-niveau of aan het IE2-niveau indien ze uitgerust zijn met een VSD (variable speed drive).

Momenteel is er een heel gamma van motoren beschikbaar op de markt - van de meest betaalbare tot de efficiëntste of de compactste. Afhankelijk van de toepassing moeten de motoren aan een hele reeks specificaties voldoen, zoals efficiency, snelheid, montage, veiligheid, betrouwbaarheid, lage geluids- en trillingsniveaus, duurzaamheid en onderhoud. Inductiemotoren blijven evenwel de meest gebruikte oplossing, vooral wanneer er geen variabele snelheid vereist is.

Inductiemotor populair

De inductiemotoren hebben hun populariteit te danken aan hun robuustheid, hun bedrijfszekerheid en hun eenvoudige werking. Ze kunnen worden aangesloten op de netstroom en ze werken zonder vermogenselektronica. De zojuist gelanceerde IE4-inductiemotoren – WEG’s W22 Super Premium motoren – staan borg voor een maximaal rendement bij toepassingen met constante snelheid.

In vergelijking met de IE3-motoren kunnen de IE4-versies het energieverlies beperken met 10 tot 24%. IEC voorziet voor de toekomst een hoger IE5-rendementsniveau met ongeveer 20% minder energieverlies dan IE4. Maar wanneer deze motoren worden gevoed door frequentieregelaars, neemt hun rendement af, zelfs in situaties met constant koppel. Voor sommige toepassingen moeten ook motoren worden ingezet met te grote afmetingen of voorzien van mechanische ventilatie.

Hoger rendement

Belangrijke ontwikkelingen in de vermogenselektronica en de sturingstechnieken hebben geleid tot een verhoogd gebruik van VSD's (Variable Speed Drives) om de energie-efficiëntie bij applicaties te verbeteren. Wanneer variabele snelheden vereist zijn kunnen PM-motoren en synchroonreluctantiemotoren IE4 of zelfs een hoger rendementsniveau halen met dezelfde framegrootte als inductiemotoren.

Het frame van WMagnet IE4 PM-motoren kan zelfs tweemaal kleiner zijn dan dat van inductie- en reluctantiemotoren, terwijl WMagnet IE5 PM-motoren dezelfde framegrootte als de inductiemotoren kunnen hebben, maar toch minder wegen omdat ze minder actief materiaal bevatten.

PM-motoren

PM-motoren kunnen dus de efficiëntie van het proces verbeteren omdat ze een hoger rendement leveren dan inductiemotoren bij lagere snelheden, hun afmetingen niet nodeloos moeten worden vergroot en ze ook niet moeten worden voorzien van een systeem voor mechanische ventilatie.

Daarnaast biedt deze technologie hoge koppel-stroom en koppel-volume ratio's en een snelle dynamische reactie. Bovendien is het rendement van PM-motoren het hoogste van alle motoren met hoge vermogensfactor doordat er geen joules verloren gaan in de rotor en bij de bekrachtigingsstroom van de permanente magneten.

Deze combinatie van voordelen heeft ertoe geleid dat de PM-motoren aanzienlijk meer worden gebruikt in allerhande toepassingen, van huishoudelijke toestellen (wasmachines) tot industriële aandrijfmechanismen (compressoren, pompen en ventilatoren), servo-aandrijvingen en elektrische voertuigen.

De investeringskosten voor PM-motoren liggen wel hoger dan die van inductiemotoren, omdat ze zijn uitgerust met permanente magneten van zeldzaam aardmateriaal. Voor toepassingen met laag vermogen waarbij een lage kosten essentieel is, kunnen keramische magneten worden gebruikt.

Synchroonreluctantiemotoren

Als we de inductie- en PM-motoren vergelijken met de synchroonreluctantiemotoren, zien we dat deze laatste geconcentreerde wikkelingen hebben in de stator en gelaagd staal met uitspringende vertanding in de rotor. Er is geen aluminium kooi en er zijn ook geen permanente magneten. Net zoals bij de PM-motoren gaan ook hier geen joules verloren in de rotor, wat een duidelijk voordeel is.

Daarnaast staan de synchroonreluctantiemotoren borg voor mechanische eenvoud, robuustheid en betrouwbaarheid, net zoals de inductiemotoren. Ze hebben wel een meer verfijnde elektronische sturing nodig dan de inductiemotoren. Door deze eigenschappen zijn dit soort motoren uitermate geschikt voor een groot gamma van toepassingen, van huishoudapparatuur tot industriële aandrijvingen en elektrische voertuigen.

Snelheidsbereik

Synchroonreluctantiemotoren zijn tevens ideaal voor een groot snelheidsbereik en een hogesnelheidswerking, zoals bij compressoren en werktuigmachines. In dergelijke situaties kunnen deze reluctantiemotoren een hoger rendement en een grotere vermogensdichtheid bieden dan inductiemotoren met gelijkwaardig vermogen. Maar de aanzienlijk grote resonantie van deze motoren kan leiden tot hoge trillingsniveaus en heel wat akoestische ruis.

In tegenstelling tot de geschakelde reluctantiemotoren, is het veel gemakkelijker om de synchrone reluctantiemotoren zo te ontwerpen dat ze een minder grote resonantie genereren en dat hun niveaus van akoestische ruis en sinusgolf AC-werking (draaiveld) lager liggen.

Deze motoren gebruiken een conventionele, meerfasige AC-stator en hun rotor biedt een betere fluxafscherming dan een aluminium kooi of permanente magneten. Dankzij deze kenmerken kunnen de synchroonreluctantiemotoren – met elektronische sturing – worden ingezet worden in een groot aantal industriële en commerciële toepassingen waarbij een variabele snelheid nodig is.

Net zoals de geschakelde reluctantiemotoren zijn ze uitermate geschikt voor een groot snelheidsbereik. De maximale snelheid en de motorprestaties hangen evenwel in sterke mate af van de vorm van de fluxafscherming in de rotorlagen.

Overbelasting

Deze motoren zijn aantrekkelijk, omdat de kosten voor actief materiaal vergelijkbaar zijn met die van de inductiemotoren en lager liggen dan die van de PM-motoren met hoge energie. Daarnaast laten ze probleemloos een schuine rotorstand toe, beschikken ze over een fluxverzwakkingscapaciteit (belangrijk voor het halen van hoge snelheden) en kunnen ze een grote overbelasting aan.

De synchroonreluctantiemotoren kunnen dezelfde energie-efficiëntieniveaus bereiken als de inductiemotoren, maar hun vermogensfactor is vrij zwak en dit met een stroomsterkte die 40% hoger is dan bij een gelijkwaardige inductiemotor.

Conclusie

Tot besluit kunnen we stellen dat de keuze van de beste motortechnologie voor een bepaalde toepassing afhangt van een groot aantal factoren, waaronder efficiency, kostprijs, afmetingen en gewicht, bedrijfszekerheid, snelheidsbereik, geluids- en trillingsniveaus, onderhoudsvriendelijkheid en algemene prestaties.

Als het gaat om energie-efficiëntie is het wel zo dat de PM-motoren goed scoren, want zij hebben geen verlies in de rotor en ze kunnen dan ook een hoger rendement bieden bij lagere frequenties en een constant koppel.

De synchroonreluctantiemotoren kunnen ook IE4-efficiency bieden. Maar wel met een hogere stroomsterkte en een lagere vermogensfactor. Dit kan van invloed zijn op de afmetingen en de kostprijs van de aandrijving.

En ook goed ontworpen en degelijk vervaardigde inductiemotoren kunnen IE4-efficiëntieniveaus halen, zonder frequentieregelaar, en het de ingenieurs mogelijk maken om het rendement van hun aandrijfsystemen te verhogen, zich te conformeren aan de huidige wettelijke bepalingen en deze zelfs te overstijgen.

Siegfried Kreutzfeld, managing director, WEG Motors 

Reacties (1)

Op naar een duurzame wereld. In 2017 moeten alle elektromotoren boven de 0,75kW ook IE3 geclassificeerd zijn. Op elektromotor.nl zijn ze dat al vanaf 7.5kW.

Marco

13-03-2016 op 21:49

Hier kunt u een reactie plaatsen bij het bericht .
Uw e-mailadres zal niet op de website worden getoond.
Uw naam *
Uw E-mail *
Uw bericht *
  robot check
Vul de code van bovenstaand plaatje in.

Van onze partners meer (6)...

B&R Industriele Automatisering BV

Perfection in Automation  

Rollon Lineairtechniek BV

Rotero Holland bv

Pilz Nederland

EUCHNER (Benelux) BV

Bege Aandrijftechniek BV

Vacatures

ab op Twitter

TwitterlogoVolg ab nu ook op Twitter!

Onze accountnaam is: @aenb

Agenda meer (26)

30 mei 2017 - Utrecht - Jaarbeurs
Electronics & Applications
30 mei 2017 - Neurenberg - Messezentrum
Sensor+Test 2017
31 mei 2017 - Veldhoven - Koningshof
Materials 2017
6 juni 2017 - Amsterdam, RAI
Electric & Hybrid Marine World Expo
6 juni 2017 - Amsterdam, RAI
Marine Maintenance World Expo en Conferentie
6 juni 2017 - Amsterdam, RAI
Autonomous Ship Technology Symposium
7 juni 2017 - Helmond, Automotive Campus
Automotive Congress 2017
13 juni 2017 - 's-Hertogenbosch
ATEX & Process Safety congres 2017

Geen nieuws meer missen?

Meldt u dan direct aan voor de gratis ab nieuwsbrief.

 

Knop nieuwsbriefMet de gratis ab nieuwsbrief wordt u wekelijks op de hoogte gehouden over het aandrijven en besturen nieuws. U ontvangt wekelijks het laatste nieuws en elke maand een themanieuwsbrief.

 

Direct aanmelden