antriebstechnik 9/2018

UMRICHTERTECHNIK
01 Unter der Marke
VEMoDRIVE liefert VEM
auf die Anwendung
zugeschnittene geregelte
Antriebssysteme
n Zweipolige Maschinen weisen deutlich größere Wickelkopfausladungen
und Rückenhöhen als bei anderen Polzahlen auf. Damit
steigen die Eisenverluste und das drehmomentbildende Bohrungsvolumen
sinkt. Für Antriebssysteme werden diese Maschinen
nicht favorisiert.
n Vier-, sechs- und achtpolige Maschinen haben jeweils kleiner
werdende Wickelköpfe und ein größeres Bohrungsvolumen. Dadurch
steigt das Drehmoment von der vier- bis hin zur achtpoligen
Maschine leicht an.
n Höherpolige Maschinen sind oft teurer aufgrund der höheren
Nutzahl und weisen einen höheren Magnetisierungsstrombedarf
auf. Außerdem steigen bei der Wahl einer höheren Polzahl die
Statorfrequenz und damit auch Eisenverluste und Stromverdrängungseffekte.
Polzahlen oberhalb der achtpoligen Ausführungen
spielen nur eine untergeordnete Rolle.
Es gilt je nach Anwendungsfall, erforderlichem Drehmoment und
Stromgrenze des Umrichters zu entscheiden, welche Polzahl zum
kostengünstigsten System führt.
Um die verschiedenen Motortechnologien preislich zu bewerten
wird der relative Motorpreis K M,rel
verwendet, welcher sich aus dem
absoluten Preis K M
und dem Nennmoment M n
ermittelt:
Asynchronmaschinen
(ASM)
Synchronmaschinen
(SM)
Käfigläufer
Schleifringläufer
Vollpolläufer
Schenkel polläufer
PM-Läufer
Tabelle 01: Übersicht über Motorentechnologien
Umrichter mit
Gleichstrom im
Zwischenkreis
(Thyristoren oder
SGCT)
Umrichter mit
Gleichspannung im
Zwischenkreis
(IGBT oder IGCT)
Variable Statorspannung
(Asynchronmotoren,
Synchronmotoren)
n LCI
(nur Synchronmotoren)
n CSI
n 2-Level
(nur Niederspannung)
n 3-Level-NPC
(3 – 4,16 kV)
n 5-Level-ANPC oder
7-Level- Flying-
Capacitor (6 kV)
n Multilevel: Niederspannungs-H-Brücken
in Reihenschaltung
preiswert und robust;
Optimierung für
Schwer anlauf oder
Umrichter betrieb möglich
Schweranlauf besonders
am schwachen Netz;
Drehzahl regelung über
Kaskadenschaltungen
(USK, DGASM, SER) möglich
hohe Drehzahlen;
hohe Dynamik
preiswerte Herstellung;
hohe Drehmomente;
hohe Polzahlen
hoher Wirkungsgrad;
hohe Leistungsdichte;
Umrichter notwendig
Variable Rotorspannung
(Schleifringläufermotoren)
n USK
n SER bzw.
DGASM
Tabelle 02: Verfügbare Umrichtertechnologien im VEM-Portfolio
02
Relativer Preisverlauf für Motoren von VEM
Das erforderliche Drehmoment bestimmt bei Motoren zusammen
mit der Ausnutzungsziffer das Bohrungsvolumen und damit die
Masse des Aktivteils, welche entscheidend zum Motorpreis beiträgt.
Eine Normierung auf das Drehmoment bringt daher relativ einheitliche
Preisverläufe. Aufgrund der Komplexität in der Motorauslegung
sind die in Bild 02 dargestellten Preise nur Vereinfachungen
und reale Preise können davon abweichen. Zum Beispiel
führt ein großer Drehzahlstellbereich in den Feldschwächbereich
hinein zu größeren Abmessungen. Auch der Einsatz von Umrichtern
mit geringer Level-Anzahl führt zu erhöhten Kosten wegen
K M,rel in V€M / Nm
80
LV ASM (p=4,6,8)
HV ASM (p=4,6,8)
60
HV SM
40
20
0
2 Nm 20 Nm 200 Nm 2 kNm 20 kNm 200 kNm 2 MNm
M n
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