Verdichter Kompressor-Motor benötigt dank Permanentmagnet weniger Energie

Neue Kompressoren müssen immer energiesparender und kleiner als ihre Vorgängermodelle sein. Während die Anwender ausschließlich Vorteile aus diesem Trend ziehen, müssen die Hersteller bei der Weiterentwicklung ihrer Kompressoren immer findiger werden. Eine Möglichkeit, Optimierungspotenziale auf der Antriebsseite der Kompressorstation zu erschließen, ist der Einsatz von Permanentmagneten.

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Die stetig steigende Nachfrage nach energieoptimierten Kompressoren, die über eine Drehzahlregelung verfügen, ist seit mehreren Jahren eines der wichtigsten Themen am Druckluftmarkt. So gut wie jeder Kompressorenhersteller hat Produkte aus diesem Bereich im Portfolio.

Drehzahlregelung erhöht Energieeffizienz von Kompressoren

Die Energieeinsparung durch eine Drehzahlregelung, bei der die Antriebsdrehzahl des Motors und damit die Drehzahl des Verdichters so variiert, dass die erzeugte Luftmenge genau der Druckluftmenge entspricht, die gerade im Druckluftnetz verbraucht wird, ist nur ein wichtiger Schritt.

Die Hersteller versuchen heute, noch weiter zu gehen. Die Kompressoren müssen nicht nur wirtschaftlich im Optimum liegen. Sie sollten in ihrer Baugröße zudem immer kleiner werden (Bild 1). Außerdem werden immer höhere Anforderungen an Ressourceneinsparungen beim Materialeinsatz gestellt.

Die Lösung der Aufgabe, immer energiesparendere Systeme mit gleichzeitig weniger Material zu bauen, erfordert eine hohe Findigkeit seitens der Kompressorhersteller. Ein aktuelles Beispiel für die Steigerung der Energieeffizienz bei gleichzeitiger Verkleinerung der Komponenten liefert der Hersteller Almig, der Kompressoren mit Permanentmagnet-Motoren ausstattet. Bei der aktuellen Kompressor-Baureihe Flex (Bild 2), einem drehzahlgeregelten Schraubenkompressor mit Direktantrieb, kommen die sogenannten Epam-Motore im Leistungsbereich 2,2 bis 7,5 kW zum Einsatz.

Epam bringt mehr Energieeffizienz und geringeren Materialeinsatz

Hinter dem Namen Epam verbirgt sich ein 2003 entdecktes gummiartiges Material mit der Bezeichnung Electroactive Polymer Artificial Muscle. Dieser künstliche Muskel erzeugt durch das zyklische Auseinanderziehen und die anschließende Kontrak-tion Elektrizität.

Bei den Kompressoren, die durch Epam-Motore angetrieben werden, wird das Magnetfeld durch Permanentmagnete im Rotor erzeugt. Dadurch ist kein Magnetisierungsstrom erforderlich, die sonst üblichen Wicklungen können somit eingespart werden. Darüber hinaus sind prinzipbedingt keine Rotorströme für die Drehmomentbildung erforderlich, das bedeutet, dass es keine Stromwärmeverluste im Rotor gibt.

Den Wirkungsgrad η der Motore gibt der Hersteller mit 0,9 bis 0,95 an. In Verbindung mit einem günstigen cos φ von nahezu 1 soll eine wirtschaftlichere Umrichternutzung ermöglicht werden. Auf diesem Wege wird eine geringere Kühlleistung benötigt.

Erregerfeld wird im Motor verlustlos bereitgestellt

Außerdem wird den Angaben zufolge das Erregerfeld verlustlos bereitgestellt. Das bedeutet, dass mehr Strom für die Drehmomentbildung vorhanden ist. Dadurch wird nach Angaben von Almig eine 30 bis 60% höhere Drehmomentausnutzung gegenüber Asynchronmotoren erzielt.

Die Baugröße eines permanent erregten Synchronmotors wird durch das Dauerdrehmoment bestimmt. Die höhere Drehmomentausnutzung bietet den Vorteil, die Größe des Motors bei gleicher Antriebsleistung verringern zu können. Dadurch können die Anforderungen an Ressourceneinsparungen beim Materialeinsatz umgesetzt und bessere Wirkungsgrade erreicht werden.

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