PMSM-Motoren: Die überlegenen Leistungsmerkmale

Im Vergleich zu herkömmlichen dreiphasigen Asynchronmotoren sind Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM-Motoren) bieten die Vorteile eines hohen Anlaufdrehmoments, einer kürzeren Anlaufzeit und einer hohen Überlastfähigkeit. Basierend auf dem tatsächlichen Wellenleistungsbedarf kann die installierte Leistung des Antriebsmotors reduziert werden, wodurch Energie gespart und gleichzeitig die Kapitalinvestitionen reduziert werden. Gleichzeitig sind sie einfach zu steuern - ihre Geschwindigkeit wird ausschließlich von der Versorgungsfrequenz bestimmt - und arbeiten reibungslos und zuverlässig, ohne von Last- oder Spannungsschwankungen beeinflusst zu werden, wodurch sie sich besonders gut -für die variable Frequenzsteuerung eignen.

Ihre Vorteile spiegeln sich außerdem in dem wider, was man als „zwei Tiefs und zwei Hochs“ bezeichnen kann: geringe Verluste, geringer Temperaturanstieg, hoher Leistungsfaktor und hoher Wirkungsgrad. Dies sind genau die Leistungsmerkmale, die die Branche anstrebt und die ihre Marktposition bestimmenPMSM-Motoren.

Warum sind Verluste und Temperaturanstieg geringer?

Da das Magnetfeld eines Permanentmagnet-Synchronmotors durch Permanentmagnete erzeugt wird, entfallen die Erregerverluste -, also die Kupferverluste -, die sonst durch den zur Erzeugung des Magnetfelds erforderlichen Erregerstrom verursacht würden. Während des Betriebs fließt kein Strom durch den Rotor, wodurch die Erwärmung des Motors deutlich reduziert wird. Unvollständigen Statistiken zufolge ist der Temperaturanstieg bei gleichen Lastbedingungen um etwa 20 K geringer.

Hoher Leistungsfaktor und hoher Wirkungsgrad

Im Vergleich zu AsynchronmotorenPMSM-Motorenerreichen unter Leichtlastbedingungen deutlich höhere Effizienzwerte. Ihr hocheffizienter Betriebsbereich ist breit und hält über einen Lastbereich von 25 % bis 120 % einen Wirkungsgrad von mehr als 90 % aufrecht, wobei der Nennwirkungsgrad die Energieeffizienzanforderungen der Stufe 1 der aktuellen nationalen Standards erfüllt. Dies ist ihr größter Vorteil gegenüber Asynchronmotoren hinsichtlich der Energieeinsparung.

Im realen Betrieb laufen Motoren beim Antrieb von Lasten selten mit voller Leistung. Es gibt zwei Gründe. Einerseits basieren die Berechnungen der Konstrukteure bei der Auswahl der Motorleistung in der Regel auf den extremen Betriebsbedingungen der Last, und solche extremen Bedingungen treten selten auf. Um ein Durchbrennen des Motors unter anormalen Betriebsbedingungen zu verhindern, berücksichtigen die Entwickler außerdem eine Leistungsmarge in ihren Berechnungen. Andererseits fügen Motorhersteller, um die Zuverlässigkeit des Motors sicherzustellen, in der Regel eine weitere Leistungsmarge hinzu, die über die vom Benutzer angegebenen Anforderungen hinausgeht. Dies hat zur Folge, dass die meisten Motoren im realen Betrieb mit weniger als 70 % ihrer Nennleistung laufen. Dies gilt insbesondere für Lüfter und Pumpenlasten, bei denen die Motoren typischerweise im Schwachlastbereich arbeiten. Bei Asynchronmotoren ist der Wirkungsgrad unter Leichtlastbedingungen sehr niedrigPMSM-Motorenkann im Leichtlastbereich weiterhin eine hohe Effizienz aufrechterhalten.

Sie verfügen über einen hohen Leistungsfaktor, der unabhängig von der Anzahl der Motorpole ist. Bei Volllast nähert sich der Leistungsfaktor 1. Das bedeutet, dass im Vergleich zu Asynchronmotoren der Motorstrom kleiner ist, was zu geringeren Kupferverlusten im Stator und einem höheren Gesamtwirkungsgrad führt. Im Gegensatz dazu nimmt der Leistungsfaktor von Asynchronmotoren mit zunehmender Polzahl ab. Darüber hinaus kann aufgrund des hohen Leistungsfaktors theoretisch die Kapazität der zugehörigen Stromversorgung (Transformator) reduziert werden, zusammen mit geringeren Spezifikationen für die zugehörige Schaltanlage und Verkabelung.