Systemeffizienz statt Wirkungsgrad des Motors

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Abkehr des in Prozent angegebenen Wirkungsgrads

Die neue Norm bedeutet zudem eine Abkehr von der Nennung des bisher üblichen, in Prozent angegebenen Wirkungsgrads; nun werden konkrete Verlustleistungen angegeben. Das macht aus mehreren Gründen Sinn. Zum einen wird nicht mehr nur ein einzelner Motor betrachtet, sondern ein System, das aus mehreren Komponenten besteht, die jeweils unterschiedliche Wirkungsgrade besitzen. Wie sollte dabei eine Systemkomponente wie das Motorkabel einfließen, das ja keinen echten Wirkungsgrad besitzt?

Zum anderen führt der Wirkungsgrad in die Irre, wenn er nicht an einem ganz bestimmten Betriebspunkt gemessen wird. In der Vergangenheit war dies sehr einfach, denn Synchronmotoren laufen nun einmal mit einer bestimmten Drehzahl, für die sich ein Wirkungsgrad angeben lässt. Kommt eine Drehzahlregelung ins Spiel, ergibt sich eine Vielzahl von Wirkungsgraden je nach Drehzahl.

Ein Sonderfall zeigt die Sinnlosigkeit des Wirkungsgrads, wenn das System aus Frequenzumrichter und Motor betrachtet wird. Ein Frequenzumrichter kann einen Motor im Stillstand elektrisch halten, was beispielsweise bei einem Hubwerk technisch viel Sinn machen kann. Der Wirkungsgrad des Motors liegt dann bei Null, weil er sich ja nicht dreht, eine Verlustleistung tritt jedoch sehr wohl auf.

Aus Lastpunkten die Verlustleistung bestimmen

Die Norm definiert acht Lastpunkte, die aus der Betrachtung der Lastprofile typischer Lastmaschinen entwickelt wurden. Diese werden dann zur Festlegung der Verlustleistung von Motoren und CDM benutzt, wobei die Lastpunkte der Frequenzumrichter bei 90 % der Lastpunkte der Motoren liegen, um den unvermeidlichen Schlupf von Motoren unter Last zu berücksichtigen.

Die IE-Klassen sind recht einfach definiert: Unter IE0 fallen alle Motoren und Frequenzumrichter, die bei 100 % Drehmoment beziehungsweise 90 % Frequenz mehr als 125 % Verlustleistung in Relation zu einem in der Norm vorgegebenen Referenzwert liegen, die IE3 beginnt unter 75 % des Referenzwerts. Die Grenzwerte verändern sich, wenn man das PDS betrachtet, sie liegen dann bei 80 und 120 % Relation. Der Energieeffizienzwert des Systems wird übrigens, um ihn von den Einzelwerten zu unterscheiden, mit IES bezeichnet. Die anderen Grenzwerte bedeuten im Übrigen, dass eine Kombination aus einem IE2-Asynchronmotor und einem IE2-Frequenzumrichter nicht zwangsläufig ein IE2-PDS ergeben.

Die einfache Addition der Verlustleistungen ermöglicht es zudem, Systeme selbst zusammenzustellen und zu klassifizieren, die neue Bewertung bringt also Flexibilität für den Maschinenbauer, der Antriebssysteme nach Bedarf konfigurieren und in sein Produkt integrieren– und auch dann noch die Energieeffizienzklasse nachweisen kann. Wer die Regeln zur Klassifizierung einhält, darf die Systemeffizienz deklarieren.

Auf den ersten Blick komplex, im Endeffekt – beispielsweise durch die Möglichkeit, Systeme selbst zu klassifizieren – einfacher und weiterhin flexibel sind die neuen Vorschriften. Die Hannover-Messe zeigt, dass die Hersteller auf die Änderungen vorbereitet sind und die entsprechenden Werte liefern können. MM

* Dipl.-Ing. Ralf Steck ist freier Fachjournalist in 88046 Friedrichshafen

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