21/03/2014
Door Bart Driessen
ABB introduceert een grote serie nieuwe SynRM of IE4-synchroon reluctantiemotoren en bijpassende frequentieregelaars. Deze leveren, indien gecombineerd met frequentieregelaars, een extra besparing op energiekosten ten opzichte van traditionele kortsluitankermotoren. Waar zitten de voordelen van deze SynRM-motoren?
Het grootste voordeel is het enorme rendement van dit type motor. De hoogrendementsvariant van de SynRM valt in rendementsklasse IE4 en heeft in vergelijking met een IE2 inductiemotor tot 40% minder verliezen. Dat komt doordat de synchroon reluctantiemotor nauwelijks rotorverliezen kent. Zowel bij vollast als in deellastbedrijf – waar het in de praktijk op aan komt – is de rendementsverbetering groot. Het hoge rendement wordt behaald door de combinatie van SynRM motor, ACS850 drive en de verbeterde software.
Voordelen SynRM-motoren
• SynRM valt in rendementsklasse IE4
• <40% rendementsverlies dan met IE2 motor
• terugverdientijd aanschaf SynRM motor: tussen 8 en 12 weken
• SynRM motor 50% compacter dan IE2 motor
• SynRM motor wordt minder warm
Hoge betrouwbaarheid
Maar er zijn nog meer voordelen. Doordat de stator en rotor van een SynRM motor minder warm worden, neemt de betrouwbaarheid van de motor toe. De lagers blijven veel koeler en dat is een belangrijk voordeel, omdat ongeveer 70% van alle ongeplande motorstoringen worden veroorzaakt door defecte lagers. Bovendien is bij de eerste installaties van SynRM motoren gebleken dat het motorgeluid aanmerkelijk minder is. De SynRM motor werkt altijd in combinatie met een frequentieregelaar. Daarvoor gebruikt ABB de ACS850 drive. Deze regelaar heeft Direct Torque Control net als de bekende serie ACS800 industrial drives en de ACQ810 voor pompen in watertoepassingen. Echter, de software van de ACS850 is geoptimaliseerd voor gebruik in combinatie met SynRM motoren. Met name het modulaire ontwerp van de ACS850, de compacte uitvoering en de makkelijke installatie maken de regelaar flexibel inzetbaar. De frequentieregelaar heeft een geheugenmodule waarop de besturingssoftware en de parameterinstellingen zijn opgeslagen. Met deze module kun je de inbedrijfstelling ergens anders voorbereiden terwijl de omvormer zelf in een paneel wordt gebouwd.
Meer vermogen
De voordelen van de synchrone reluctantie-technologie kunnen ook dienen om meer vermogen uit een motor te halen. Een compacte SynRM voor een 22 kW pomp met een draaisnelheid van 1500 rpm weegt 174 kilo, terwijl de IE2 motor van ABB met hetzelfde vermogen 222 kilo weegt. De motor is lichter en kleiner. Toegepast in een machineapplicatie vraagt deze elektromotor ongeveer 50% minder ruimte.
Praktijkvoorbeeld bewijst besparingspotentieel
Een waterbedrijf dat overweegt om een frequentieregelaar te installeren wil vooral besparen op energie. De IE4-variant van de SynRM-motor is dan een goede keuze. Deze neemt dezelfde ruimte in beslag als een vergelijkbare kortsluitankermotor. Een van de grootste waterbedrijven in Engeland verving de aandrijving met een moderne frequentieregeling en een 20 jaar oude motor van ABB door een SynRM motor met een ACS850-regelaar. De oude installatie was niet achterhaald of versleten! En toch bedroeg de besparing in dat geval 6% van het energieverbruik. Nu klinkt 6% niet veel. Maar wanneer dit waterbedrijf al haar regelbare aandrijvingen zou vervangen door SynRM-motoren, zou het jaarlijks € 500.000 kunnen besparen op zijn energierekening. Hetzelfde waterbedrijf schat de terugverdientijd op 5 tot 6 jaar. De terugverdientijd is natuurlijk nog veel korter in nieuwbouwsituaties of situaties waar de bestaande aandrijving ouder is of geen toerenregeling aanwezig is. Dat soort situaties komen in de praktijk nog veel voor.
Synchroonreluctantiemotor
• geen geleidende kortgesloten kooi, permanentmagneten en windingen in de rotor
• rotordeel met blikpakket
• ABB ACS850 frequentieregelaar voor roterend magnetisch veld
• geen slip
• nagenoeg geen rotorverliezen
Techniek synchroonreluctantiemotor
Wat is een synchroon reluctantiemotor? Een belangrijk verschil tussen de SynRM motor van ABB en de veel gebruikte inductiemotor en andere reluctantiemotoren is het ontbreken van een geleidende kortgesloten kooi, permanentmagneten en windingen in de rotor. De vierpolige rotor van de SynRM is opgebouwd uit een blikpakket. Kenmerkend voor het rotordeel van het blikpakket zijn de luchtopeningen. De ABB ACS850 frequentieregelaar – voorzien van speciale software – voorziet de stator van een roterend magnetisch veld. De rotor wordt op die manier meegenomen volgens het principe van magnetische reluctantie. Magnetische reluctantie is het magnetische equivalent van de weerstand in elektrische circuits. In de SynRM motor wordt koppel gemaakt doordat de rotor zich dankzij de luchtopeningen richt op het magnetische veld van de stator. De rotor draait hierdoor synchroon aan het statorveld. Er is geen sprake van slip waardoor er nagenoeg geen rotorverliezen meer zijn.