Synchron-Reluktanzmotoren: die intelligentere und energieeffizientere Wahl bei frequenzgesteuerten Antrieben!

Ein SynRM ist ein hocheffizienter, robuster Drehstrommotor ohne Rotorwicklungen und Permanentmagnete. Das Drehmoment wird durch die Differenz des magnetischen Widerstands (Reluktanz) im Rotor erzeugt. Der Motor dreht sich immer synchron mit dem Drehfeld des Stators. Der Rotor besteht ausschließlich aus Stahlblech mit speziell geformten Flussführungen und Barrieren. Dadurch entstehen Zonen mit niedrigem und hohem magnetischen Widerstand. Das vom Frequenzumrichter gesteuerte Statorfeld richtet den Rotor immer so aus, dass der magnetische Fluss dem Weg des geringsten Widerstands folgt. Auf diese Weise "klickt" der Rotor gewissermaßen synchron mit dem Statorfeld.

Vorteile gegenüber Asynchronmotoren

Gegenüber dem bekannten Asynchronmotor hat der frequenzgeregelte SynRM-Motor deutliche Vorteile:

Höhere Effizienz, insbesondere bei Teillast

• Keine Rotorverluste aufgrund von Kurzschlussströmen → keine Kupfer- oder Aluminiumverluste.
• Erreicht mühelos die Effizienzklasse IE5 und bald auch IE6.
• Ermöglicht erhebliche (zusätzliche) Energieeinsparungen bei Anwendungen mit variabler Drehzahl oder Teillast (Pumpen, Ventilatoren und Kompressoren).

Niedrigere Betriebstemperatur und längere Lebensdauer

• Weniger Verluste bedeuten einen kühleren Motor.
• Lager und Isolierung halten länger, die Gefahr eines thermischen Ausfalls ist geringer.

Besseres dynamisches Verhalten

• Schnellerer Drehmomentverlauf durch Synchronbetrieb.
• Vorteile bei Steuerungsanwendungen: schnellere Reaktion auf Laständerungen und genauere Drehzahlregelung.

Keine Dauermagnete erforderlich

• Nachhaltig und kosteneffizient: keine seltenen Erden erforderlich.
• Ein Wirkungsgrad, der dem von PM-Motoren nahe kommt, jedoch zu deutlich geringeren Kosten.

Kompaktere Bauweise möglich

• Ein höherer Wirkungsgrad ermöglicht es oft, den Motor kleiner und leichter zu bauen.
• Ideal für Installationen mit wenig Platz oder wenn das Gewicht eine Rolle spielt.

Geringere Verluste bei hohen Geschwindigkeiten

• Geringere Rotorverluste auch bei höheren Drehzahlen.
• Vorteilhaft bei langfristigen oder geschwindigkeitsabhängigen Anwendungen.

Vergleichbarer Anschaffungspreis

• Die Kosten entsprechen denen eines Asynchronmotors der gleichen Effizienzklasse.

Berechnungsbeispiel: 110 kW Pumpe/Lüfter-Anwendung

Beim Kauf neuer Motoren wird oft automatisch der bekannte Asynchronmotor gewählt. Doch es lohnt sich, genauer hinzuschauen, vor allem bei frequenzgeregelten Anlagen, die viel im Teillastbereich laufen.

Das folgende Beispiel zeigt den Unterschied im Systemwirkungsgrad zwischen einem frequenzgeregelten IE3-Induktionsmotor und einem IE5-SynRM-Motor mit einer Leistung von 110 kW und einem Regelbereich von 750 - 1500 U/min:

• Wirkungsgradunterschied bei 1500 U/min: +1,7 % für SynRM
• Wirkungsgradunterschied bei 750 U/min: +5,9 % für SynRM

Praktische Übersetzung (8000 Betriebsstunden pro Jahr, davon):

• 2000 Stunden bei 1500 U/min
• 2500 Stunden bei 1250 U/min
• 2500 Stunden bei 1000 U/min
• 1000 Stunden bei 750 U/min

Bei einem Strompreis von 0,25 €/kWh ergibt sich eine jährliche Ersparnis von rund 3.125 €.
Hinzu kommen geringere Wartungskosten durch den kühleren Motor, was zu einer höheren Betriebssicherheit und Verfügbarkeit führt.

Schlussfolgerung

Die Kombination aus SynRM-Motor und AC-Antrieb bietet einen überzeugenden Mix aus:

• höhere Energieeffizienz,
• niedrigere Betriebskosten,
• längere Lebensdauer,
• und mehr Betriebssicherheit.

Eine intelligente Wahl für jede moderne Installation.