KEM Konstruktion 01-02.2022

Elektrische Antriebe « ANTRIEBSTECHNIK
der Anschaffung über die Inbetriebnahme,
Nutzung und Wartung bis hin zur Entsorgung.
Die beiden größten Hebel zur TCO-
Senkung bieten dabei der Energieverbrauch
sowie die Anzahl der eingesetzten
Antriebsvarianten. Zwischen den Ansätzen
der Energieeffizienzoptimierung und der
Variantenreduzierung besteht jedoch ein
Zielkonflikt. Konzipiert man eine Anlage
mit Antrieben, die jeweils auf den energieeffizientesten
Arbeitspunkt ausgelegt sind,
so fallen die reinen Investitionskosten optimal
aus und die Motoren laufen unabhängig
von ihrer Effizienzklasse vergleichsweise
energieeffizient. Im Gegenzug
müssen hierfür aber über den gesamten
Lebenszyklus der Anlage viele verschiedene
Antriebsvarianten verwaltet
und gewartet werden. Während ein Antriebskonzept
mit Hauptfokus auf Einsparung
von Energiekosten zu einer Vielzahl
an Varianten führt, hat eine Variantenreduzierung
genau das Gegenteil zum Ziel,
nämlich die erforderlichen Drehmomente
und Drehzahlen in einer Anlage mit so wenig
verschiedenen Antriebsvarianten wie
wirtschaftlich sinnvoll abzudecken.
Die neue IE5+-Motorengeneration des Antriebsspezialisten
wurde mit besonderem
Schwerpunkt auf den Einsatz in der Intralogistikbranche
konzipiert. Die besonders
kompakten und energieeffizienten Synchronmotoren
bieten einen konstant hohen
Wirkungsgrad über einen breiten
Drehmomentbereich und bieten damit
auch in Teillast- und Teildrehzahlbereichen
eine optimale Energieverbrauchsperformance.
Der Vergleich eines herkömmlichen
IE3-Asynchronmotors (0,75 kW, 83% Motorwirkungsgrad,
Kegelstirnradgetriebe)
mit einem entsprechenden IE5+-Synchronmotor
(0,75 kW, 93% Motorwirkungsgrad,
Kegelstirnradgetriebe) ergibt
bei 16 Betriebsstunden pro Tag (4.000 p.a.)
und einem CO 2 -Emissionsfaktor von
366 g/kWh eine Energieersparnis von circa
11%. Das entspricht etwa 400 kWh und
0,15 t CO 2 pro Jahr. Durch die optimierte
Leistungsdichte lässt sich mit dem kompakteren
IE5+-Motor gegenüber herkömmlichen
Asynchronmotoren außerdem
eine Platzersparnis von bis zu 40% erzielen.
Auf gleichem Bauraum kann also ein
leistungsstärkerer Motor mit höherer
Energieeffizienz eingebaut werden. Aufgrund
der höheren Leistungsdichte ist ein
IE5+-Synchronmotor, der ein Drehmoment
von bis zu 4,8 Nm liefert, beispielsweise
genauso groß wie ein bisheriger IE1-Motor
mit 1,24 Nm. Dank des modularen skalierbaren
Motordesigns sind außerdem drei
Leistungsklassen in einem Gehäuse möglich,
indem je nach Bedarf ein, zwei, oder
drei Rotorpakete in ein einheitliches Gehäuse
eingesetzt werden. Auch auf der
Waage macht der neue Leistungsträger eine
gute Figur. Durch effizienten Materialeinsatz
sowie kompakten Bauraum erzielt
der IE5+-Synchronmotor einen Gewichtsvorteil
von über 50% im Vergleich zu
IE3-Asynchronmotoren im gleichen Leistungsbereich.
Die IE5+-Synchronmotoren
mit Motorwirkungsgraden bis zu 95% liefert
der Hersteller für den Leistungsbereich
von 0,35 bis 4,0 kW und in TENV- sowie
TEFC-Ausführungen.
Zusätzliche Nachhaltigkeit
Weniger Volumen und weniger Gewicht
führt zusätzlich zu geringeren Transportkosten
und schont somit die Umwelt. Der
erwähnte 0,75-kW-Motor wiegt als
IE3-Version rund 10 kg, der vergleichbare
IE5+-Motor nur rund 6 kg. Wird statt eines
IE3-Motors ein IE5+-Motor per Lkw von
Hamburg nach Stuttgart geliefert, reduziert
sich die ausgestoßene CO 2 -Menge
um etwa 120 g je Motor. Bedenkt man die
skizzierten Anlagengrößen mit bis zu
20.000 Antrieben und, dass Nord Antriebssysteme
rund um den Globus ausliefert,
zeigt sich, dass die Motoren aus dem
Hocheffizienz-Portfolio nicht nur einen direkten
Nachhaltigkeitsbeitrag durch Reduktion
des Stromverbrauchs, sondern
auch einen indirekten durch ihr kleineres
Volumen und Gewicht leisten.
Je weniger Schnittstellen, desto höher der
Systemwirkungsgrad. Mit dem DuoDrive
hat der Hersteller deshalb jetzt einen Getriebemotor
im hygienischen Washdown-
Design vorgestellt, bei dem der IE5+-Synchronmotor
in einem Gehäuse zusammen
mit einem einstufigen Stirnradgetriebe
untergebracht ist. Das kompakte DuoDrive-Konzept
erzielt als System eine nochmals
höhere Energieeffizienz als die bereits
beschriebenen Antriebssysteme. Duo-
Bild: Nord Drivesystems
Legt man eine durchschnittliche
verbaute Leistung von ca. 0,75 kW
zugrunde, so repräsentiert bereits
ein einziges Antriebssystem in etwa
den Elektroenergiebedarf eines
Einfamilienhaushaltes.
Drive bietet mit bis zu 92% Systemwirkungsgrad
einen der höchsten Wirkungsgrade
in dieser Leistungsklasse am Markt
und erreicht auch im Teillastbetrieb eine
sehr hohe Systemeffizienz. Die erste verfügbare
DuoDrive-Baugröße deckt Getriebeübersetzungen
von i=3,24 bis i=16,2 ab
und ist für den Abtriebsdrehmomentbereich
bis 80 Nm und Drehzahlen bis 1.000
min -1 ausgelegt. Wichtige Merkmale des
neuen Getriebemotors sind neben dem hohen
Systemwirkungsgrad die konsequente
Variantenreduktion und die glatte, unbelüftete
und kompakte Bauweise. Da viele
Verschleißteile wegfallen, sinkt auch der
Wartungsaufwand. Die kompakten Gehäusemaße
bewirken einen weiteren Vorteil:
Der Getriebemotor ist schmaler als Wettbewerbsprodukte
und bietet dadurch ein
geringes Gassenmaß in Fördertechnikinstallationen.
Da die Leistung des Getriebemotors
ohne Änderung der äußeren Abmessungen
im gleichen Design skaliert
werden kann, ist bei Leistungsanpassungen
keine Änderung des Anlagenlayouts
erforderlich.
(jg)
www.nord.com
INFO
Details zum Getriebemotor
DuoDrive von Nord:
hier.pro/zxynz
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