Antriebstechnik Motorschutz im Kontext der ErP-Richtlinie

Vor dem Hintergrund der aktuellen Motorenrichtlinie stellt sich die Frage: Wie sollte beim Austausch von Elektromotoren mit den installierten Betriebsmitteln verfahren werden?

Seit Anfang des Jahres schreibt die europäische Richtlinie 640/2009/EC für neu in Verkehr gebrachte Elek­tromotoren mit einer Nennausgangsleistung von 7,5 bis 375 kW vor, dass diese entweder mindestens der Energie-Effizienzklasse IE3 entsprechen müssen, oder der Energie-Effizienzklasse IE2, wobei diese dann nur mit einer elektronischen Drehzahlregelung betrieben werden dürfen. Im nächsten Schritt, der Phase 3, wird die Nennausgangsleistung zum 1. Januar 2017 um den Bereich zwischen 0,75 und 375 kW erweitert.

Die neuen Anforderungen der ErP-Richtlinie im Zusammenhang mit der Forderung nach höheren Wirkungsgraden entsprechend der Norm IEC 60034-30-1 (Drehende elektrische Maschinen; Teil 30-1: Wirkungsgrad-Klassifizierung von netzgespeisten Drehstrommotoren, IE-Code) haben dazu geführt, dass Hersteller ihre Motorkonzeptionen angepasst haben. Notwendige Änderungen zur Verbesserung des Motorwirkungsgrades sind unter anderem eine höhere Kupfermasse des Stators, der Einsatz von Eisenkernen mit dünneren Siliziumblechen mit höherem Siliziumgehalt, optimierte Luftspalte, mehr Leitermaterial am Rotor und Verbesserungen am Kühlsystem. Als Resultat dieser Änderungen haben IE3-Motoren eine höhere Induktivität als die bisherigen Standardmotoren. Daraus folgt, dass die Kupferverluste geringer ausfallen und effizientere ­Motoren somit einen höheren Einschalt-Rush, höhere Anlaufströme und niedrigere Bemessungsbetriebsströme haben. Die Werte verschiedener Fabrikate können aufgrund unterschied­licher Auslegung der Konstruktionselemente stark variieren.

Beim Austausch infolge von Ausfällen oder kurzfristigen Umbauten fehlt in den meisten Fällen die Zeit, die ­gesamte Anlage beziehungsweise den gesamten Prozess auf den Prüfstand zu stellen. Hier geht es in erster Linie um den 1:1-Austausch. Anders sieht es beim längerfristig geplanten Ersatz eines bestehenden Elektromotors gegen einen IE3-Motor aus: Hier ist es sinnvoll, sich die Leistungsbereiche genau anzuschauen. Grundsätzlich zeichnen sich IE3-Motoren durch einen höheren Wirkungsgrad im Vergleich zu IE1-/IE2-Motoren aus. Im oberen Leistungsbereich haben letztere aber bereits ebenfalls einen sehr hohen ­Wirkungsgrad – zum Beispiel bei 55 kW liegt dieser bei etwa 93 bis 94 %. Die gesetzlich geforderte Effizienzsteigerung der IE3-Motoren fällt somit im unteren Leistungsbereich ­höher aus. Realisiert wird sie in der Regel durch geringere Bemessungs­betriebsströme.