Bespaar energie met IE5 ultra-premium efficiëntie en motor technologie

Upgraden naar een pakket dat een synchrone reluctantie-motor (SynRM) combineert met een IE5 ultra-premium efficiëntieclassificatie en een aandrijving met variabele snelheid (VSD) bespaart niet alleen op energie- en onderhoudskosten, maar verbetert ook de productiviteit en beantwoordt duurzaamheidsproblemen - Tero Helpio van ABB Motion legt uit.

Terwijl elektromotoren de wereld veilig en betrouwbaar draaiende houden, moet er een prijs worden betaald in termen van energieverbruik en de bijbehorende CO2-uitstoot. Ongeveer 70% van alle elektriciteit die door de industrie wordt gebruikt, wordt verbruikt door elektrische motorsystemen.

De EU Ecodesign-verordening pakt dit aan voor laagspanningsmotoren door het instellen en handhaven van International Efficiency (IE) klassen gedefinieerd door de International Electrotechnical Commission (IEC). Vanaf juli 2021 stelt het IE3 in als de minimumstandaard, inclusief motoren die worden gebruikt met VSD's. Er is ook de IE5 ultra-premium-classificatie die veel verder gaat dan de EU Ecodesign-regelgeving, maar sommige fabrikanten leveren al motoren die hieraan voldoen. Industriële operators kunnen nu upgraden en genieten van praktische en economische voordelen - en hun verantwoordelijkheid voor het milieu laten zien.

IE5 SynRM-motoren kunnen het energieverlies met 40 procent verminderen en het energieverbruik aanzienlijk verlagen in vergelijking met de veelgebruikte IE3-inductiemotoren. De exacte energiebesparingen variëren afhankelijk van de toepassingen en omstandigheden, maar industriële casestudies met SynRM-motor en VSD-pakketten hebben typische verlagingen van de energierekening aangetoond van 14 tot 25 procent, vergeleken met de vervangen motoren.

Als 80 procent van de geïnstalleerde industriële motoren van vandaag zou worden vervangen door IE5-eenheden, zou de geschatte jaarlijkse energiebesparing gelijk zijn aan het jaarlijkse stroomverbruik van Polen. Er zijn ook andere substantiële voordelen te behalen uit IE5 SynRM-motoren, waaronder minder onderhoud, hogere betrouwbaarheid, een langere levensduur van de apparatuur en betere prestaties.

Wat is anders over een SynRM Motor?
Van buitenaf lijkt een SynRM-motor erg op een inductiemotor. Binnenin is de innovatieve rotorstructuur heel anders, omdat deze helemaal geen wikkelingen heeft. Het bevat gestapelde staalplaten met tussenruimtes die een lichte maar robuuste constructie vormen. Verder bevat de rotor geen magneten of zeldzame aardmetalen, in tegenstelling tot andere synchrone motoren, zoals permanentmagneetmotoren (PM). Dit draagt bij aan duurzaamheid, aangezien de productie van zeldzame aardmetalen een ernstige milieu-impact heeft en een beperkt potentieel voor recycling.

De stator van de SynRM-motor brengt een magnetische flux tot stand die de FO regelt en roteert. De rotor, die uitgelijnd blijft met de roterende flux, wordt rondgetrokken - en zo wordt koppel gecreëerd. Ondertussen bewaakt de FO de positie van de rotor en houdt deze gesynchroniseerd.

In conventionele inductiemotoren vloeien zware stromen vanwege het ontwerp van de kooiankerrotor en de kortsluiting die wordt gevormd door de eindringen. Deze stromen zijn verantwoordelijk voor ongeveer 40 procent van het energieverlies van de motor, wat resulteert in de opwekking van extra warmte.

SynRM-rotors hebben daarentegen geen eekhoornkooien of wikkelingen om stromen en warmte op te wekken, dus energieverliezen zijn vrijwel nihil. IE5 SynRM-technologie levert prestaties die vergelijkbaar zijn met die van permanentmagneetmotoren, maar zonder de milieukosten van zeldzame-aardmagneten. Tegelijkertijd biedt het het eenvoudige onderhoud van een inductiemotor.

Hogere efficientië en meer
Naast hun geverifieerde IE5-efficiëntie, waarbij het energieverlies met 20 procent wordt verminderd in vergelijking met IE4-super-premium-motoren en met 40 procent in vergelijking met IE3, zijn SynRM-motoren op andere manieren superieur. Ze werken bij lagere temperaturen dan inductiemotoren, wat de levensduur van statorwikkelingen, lagersmeermiddelen en de lagers zelf verlengt - en de behoefte aan koeling van werkruimten vermindert.

Lagere bedrijfstemperaturen en hun relatief eenvoudige constructie maken IE5 SynRM-motoren gemakkelijker te onderhouden en verlengen hun onderhoudsintervallen. De kans op uitval is kleiner en voor extra zekerheid kunnen de bewakingsaansluitingen van de motor en de aandrijving worden gebruikt om problemen op te sporen.

IE5 SynRM-motoren zijn ook aanzienlijk stiller dan traditionele inductiemotoren, dus werkomgevingen zijn comfortabeler.

IE5 SynRM motor en VFD - het perfecte pakket voor elke toepassing
SynRM-motor wordt altijd geïnstalleerd met een FO om een geoptimaliseerd pakket te vormen. In de meest voorkomende motortoepassingen, zoals pompen, ventilatoren en compressoren, bespaart een VSD doorgaans ongeveer 25 procent op het energieverbruik. Dit komt omdat de FO de snelheid en het koppel van de motor aanpast aan de belasting, in plaats van de hele tijd op volle snelheid te draaien.

Momenteel is een breed scala aan VSD's geprogrammeerd om te werken met IE5 SynRM-motoren. Er zijn uitgebreide tests uitgevoerd met ABB's VSD's, die zijn uitgerust met de nieuwste speciaal ontworpen software voor uiterst nauwkeurige en dynamische besturing. De veelzijdigheid en nauwkeurigheid van zowel de motor als de FO zorgen voor een uitstekende snelheidsstabiliteit, wat vaak essentieel is om de productkwaliteit te behouden en afkeuringen tot een minimum te beperken. Nauwkeurige regeling bij lage snelheden, tot nul, zorgt voor een constant behoud van een optimaal koppel, zonder te struikelen. ABB's directe koppelregeling (DTC) regelt nauwkeurig snelheid en koppel, zonder snelheidssensoren, encoders of andere feedbackapparaten.

Dankzij deze flexibiliteit en precisie kunnen IE5 SynRM-motoren standaard inductiemotoren in elke toepassing vervangen. Ze zijn zeer nauwkeurig en efficiënt over het hele toerentalbereik, zelfs bij gedeeltelijke belasting, en kunnen het volledige koppel leveren vanaf nultoerental. Naast het leveren van kwadratisch koppel met een hoog rendement in machines zoals pompen, ventilatoren en compressoren, kunnen ze een constant koppel leveren met nauwkeurige controle in veeleisende toepassingen, zoals extruders, mixers, lieren en transportbanden.

SynRM technologie, bewezen in praktijk
De prestatie- en efficiëntievoordelen van ABB SynRM- en VSD-pakketten zijn bewezen in verschillende casestudies. Meest recent heeft Campbell's - beroemd om producten zoals soepen - een pakket geïmplementeerd in een koelcompressor in zijn Shepparton-fabriek in Australië. Naast een verlaging van 14 procent van de energiekosten, constateerde het bedrijf verlagingen van de bedrijfstemperatuur, trillingen en geluid.

Evides Waterbedrijf, een groot waterbedrijf in Nederland, heeft soortgelijke pomp- en aandrijfpakketten gebruikt voor vitale pompmachines. De energiebesparing werd geschat op 20 procent, terwijl verwacht werd dat een koelere werking de levensduur van de motor en de lagers zou verlengen. Dit was een belangrijke factor in de beslissing van het bedrijf, aangezien de apparatuur een levensduur van 20-30 jaar vereiste.

In de kunststofsector verving Radius Systems een lastige gelijkstroommotor op een extrusielijn in de fabriek in Derbyshire door een SynRM-motor en een VSD-pakket. Hij voldeed aan alle uitdagingen, waaronder de behoefte aan een hoog startkoppel, gevolgd door een constant koppel, en leverde een geschatte energiebesparing op van acht tot vijftien procent. Het bespaart jaarlijks ongeveer £ 2.000 op onderhoud en de stille werking is ook welkom.

De fabrikant van plastic containers, Prime-Pac, had problemen met een versleten hydraulische motor van een blaasvormmachine in zijn fabriek in de buurt van Belfast. Het verbruikte niet alleen buitensporig veel energie, maar produceerde ook een slechte fleskwaliteit als gevolg van een onnauwkeurige snelheidshandhaving. Een SynRM-pakket loste niet alleen die problemen op, maar met een energiebesparing van 60 procent kon PrimePac een nieuwe extruder installeren - zonder £ 250.000 te besteden aan het upgraden van de stroomvoorziening van de site.

Gemakkelijke installatie en korte pay back tijd
Een bestaande inductiemotor vervangen door een IE5 SynRM motor is eenvoudig. Ze hebben dezelfde afmetingen en hetzelfde uitgangsvermogen, dus mechanische aanpassingen aan bestaande opstellingen zijn niet nodig. De extra kosten van het specificeren van een IE5 SynRM en aandrijfpakket, in plaats van een IE3-motor en VSD, kunnen een terugverdientijd hebben van slechts een jaar. Het is tijd voor de industrie om te overwegen motoren te upgraden naar de ultra-premium efficiëntie die mogelijk wordt gemaakt door IE5-motoren met VSD-regeling.

www.abb.com

  Meer weten…