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Pumpenantriebe

Wie ein altes Motor-Konzept dank moderner Technik Pumpenantriebe revolutioniert

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Christoph P. Pauly / Dominik Stephan

Synchronmotor mit Permanentmagneten

Mit Asynchronmotoren können diese Vorschriften nur durch enormen Materialeinsatz erfüllt werden. Dazu wären große Mengen Kupfer erforderlich, welches rar und teuer ist. Doch wer würde einen Antrieb kaufen, der so viel Geld kostet, dass sich seine Mehrkosten niemals amortisieren? Einen möglichen Ausweg stellt der Synchronmotor mit Permanentmagneten im Rotor dar. Dank der zusätzlichen Magnetfelder läuft der Rotor mit der gleichen Drehzahl wie die im Stator erzeugten umlaufenden Magnetfelder – so gibt es keinen Schlupf und der Wirkungsgrad ist deutlich besser als beim Asynchronmotor.

Diese Bauweise hat sich bei Leistungen bis zu 1,5 kW bewährt und ist bei Umwälzpumpen sehr verbreitet. Für größere Leistungen werden aber auch die erforderlichen Magnetmassen immer größer, was die Konstruktion ab 4 kW unwirtschaftlich macht. Auch ist eine Demontage der Motoren vor Ort wegen der starken Magnetkräfte extrem schwierig. So stellt auch diese Technologie keinen echten Ausweg aus der Rohstoff-Problematik dar. Im Gegenteil: Sie verschlimmert die Abhängigkeit der Industrieländer von den Lieferanten nur noch mehr. Ausgangswerkstoffe für die Herstellung von Magneten sind so genannte „Seltene Erden“. Deren Gewinnung ist extrem umweltschädlich und ökologisch nur schwer zu vertreten. Außerdem versorgen die Produzentenländer erst einmal die „heimische“ Wirtschaft bevor sie den Export erlauben.

Weckruf aus dem Dämmerschlaf

Daher suchte der Frankenthaler Pumpenhersteller KSB seit Jahren nach Alternativen und stieß dabei auf den Synchron-Reluktanzmotor. Dass die Technologie aus ihrem Dämmerschlaf erwachte, hat mit Zufall und moderner Elektronik zu tun, vor allem aber mit dem Engagement einiger weniger Fachleute. Einer von ihnen war Alfredo Vagati, Professor an der Universität von Turin: Vagati beschäftigte sich seit den 1990er Jahren intensiv mit dem Synchron-Reluktanzmotor. Damals suchte er nach einem speziellen Umrichter und wendete sich an die italienische Firma Reel.

Nach der Übernahme dieser Technologiefirma durch KSB erkannte man dort das Potenzial, das in dem Motor steckte. Seitdem arbeitete ein gemeinsames Entwicklungsteam mit Hochdruck an der Serienreife der Technologie. Auf der Hannover Messe 2009 trat KSB erstmals mit dem Supreme getauften Antrieb an die Öffentlichkeit. Die Fachwelt und die etablierten Antriebshersteller brachten dem neuen Konzept zunächst große Skepsis entgegen: Alte Vorurteile kamen wieder zum Vorschein, zumal der Pumpenbauer als Antriebshersteller eher unbekannt war.

Besonders am Reluktanzmotor ist, dass die Drehbewegung zustande kommt, da das System nach minimalem magnetischem Widerstand (Reluktanz) strebt. Wie bei allen Synchronmaschinen dreht sich der Rotor synchron mit dem Drehfeld des speisenden Netzes, wobei sich abhängig von der Last ein entsprechender Polradwinkel einstellt. Damit sich der Rotor synchron zu dem im Stator umlaufenden Magnetfeld drehen kann, sind die Bestimmung der Rotorlage und ein Betrieb am Frequenzumrichter mit entsprechendem Ansteuerverfahren erforderlich.

Die Vor- und Nachteile des Supreme-Motors als Pumpenantrieb lernen Sie auf der folgenden Seite kennen.

Ergänzendes zum Thema
 
Interview mit Daniel Gontermann, Projektleiter bei KSB

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