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Den Blick auf Motoren zu verengen, für die die IE-Wirkungsgradklassen gelten, ist nicht sinnvoll

Synchron oder asynchron - das ist hier die Frage

21. Juni 2011, 17:39 Uhr | Andreas Knoll

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Fortsetzung des Artikels von Teil 4

Welcher IE-Klasse entsprechen Synchronmotoren?

Die IE-Wirkungsgradklassen der IEC-Norm 60034-30 gelten zwar nur für Drehstrom-Asynchron-Motoren mit Käfigläufer im Leistungsbereich von 750 W bis 375 kW. Viele Antriebshersteller ordnen aber dennoch ihre Synchronmotoren aus Marketing-Gründen den IE-Klassen zu. »Permanentmagneterregte AC-Synchronmotoren laufen stets an einem Servoumrichter - bei ihnen lässt sich dann ein Wirkungsgrad der Klasse IE4 erreichen«, erläutert Claus Wieder. Im Übrigen beruhe die höhere Effizienz eines Antriebs mit Frequenzumrichter ausschließlich auf dessen Eigenschaft, die Motordrehzahl dem Verlauf des Prozesses anzupassen.

Laut Johannes Sodermanns erfüllen die Synchronservomotoren der Serie AKM von Kollmorgen die Klasse IE4 im geregelten Betrieb generell: »Auch im internen Klassenvergleich mit anderen handelsüblichen Synchronservomotoren verbrauchen die AKM-Motoren durch hohe Leistungsdichte, kleines Trägheitsmoment und geringes Cogging 10 Prozent weniger Energie.« Grundsätzlich bezögen sich die Energieeffizienzklassen auf Asynchronmotoren im Dauerbetrieb, weil hier die größten Einsparpotenziale bestünden. Marcel Müller zufolge »erfüllen permanentmagneterregte Synchronmotoren häufig die Anforderungen der Klasse IE3«. Er betont, dass »die genauen Anforderungen der Klasse IE4 sich noch in Abstimmung befinden«.
Nach Uwe Siglochs Worten lassen sich Asynchronmotoren mit entsprechenden Maßnahmen sogar auf IE4-Niveau anheben. »Dies erfordert aber deutlich mehr aktives Material, was sich zwangsläufig in höheren Kosten niederschlägt«, gibt er zu bedenken. »Stattet man den Synchronmotor mit gleichwertigen Materialien aus, ist er bauartbedingt immer effizienter und nicht teurer als der Asynchronmotor.« In diesem Zusammenhang bringt er einen interessanten Aspekt ins Spiel: »Wer nach immer höheren Wirkungsgraden strebt, muss darüber nachdenken, ob es sinnvoll ist, sehr viel Geld und Material zu investieren, um beim Motor den letzten Zehntelprozentpunkt herauszuholen, und ob es ganzheitlich betrachtet nicht sinnvoller wäre, drehzahlvariable Antriebe zu verwenden.«

Marktanteile von Synchron- und Asynchronmotoren

Angesichts der Effizienzvorteile von Synchron- gegenüber Asynchronmotoren müsste der Marktanteil der Synchronmotoren eigentlich in den kommenden Jahren signifikant steigen. Claus Wieder bestreitet dies: »Drehstrom-Asynchronmotoren werden auch für die nächsten Jahre den Haupt-Stückzahlanteil in industriellen Anwendungen stellen«, sagt er. »Bei ihnen wird sich eine Verschiebung zu den höhereffizienten Motoren der Klassen IE2 und IE3 ergeben. Auch die Stückzahlen der permanenterregten Synchronmotoren werden sich positiv entwickeln, aber auf einem insgesamt deutlich niedrigeren Niveau.« Anderer Meinung ist Johannes Sodermanns: »Synchronmotoren zur Energieeinsparung einzusetzen, wird mit steigenden Energiekosten immer relevanter werden«, führt er aus. »Die IEC-Norm 60034-30 wird daher künftig zu einem höheren Marktanteil von Synchronmotoren führen.« Und Uwe Sigloch: »Im unteren Leistungsbereich und in Wechselstromanwendungen werden Synchronmotoren weitere Marktanteile hinzugewinnen, weil ihr Wirkungsgradvorteil gerade bei kleineren Leistungen am größten ist.«

Marcel Möller erinnert daran, dass in Sachen Energieeffizienz nicht nur der Motor als Einzelkomponente betrachtet werden darf, sondern das gesamte Regelungs- und Steuerungskonzept der Anwendung mit einzubeziehen ist: »Je nach Applikation kann es mehr Energieeinsparung bringen, das Automatisierungssystem zu ändern als ausschließlich auf energieeffiziente Motoren zu setzen«, sagt er. Uwe Sigloch schließt mit einer kritischen Anmerkung über die internationale Normungstätigkeit: »Generell ist eine Verordnung, die sich nur auf eine bestimmte Motorbauart und -bauform bezieht, nicht zielführend«, sagt er. »Wenn schon Mindestanforderungen für Motoren definiert werden, dann müssen diese losgelöst von Motorbauform und -technik sein. Folglich müsste die IEC 60034-30 auf alle am Netz betriebenen Motoren erweitert werden - auch unter die 750-W-Leistungsgrenze hinaus.«