Bringt Motoren das Energiesparen bei

Kein anderer Antrieb für mechanische Leistung ist in der Industrie, im Handel und in Dienstleistungseinrichtungen so stark verbreitet wie der Induktionsmotor. Seit seiner Erfindung vor über 100 Jahren wurde sein Wirkungsgrad ständig gesteigert, die Auslegung und das Design von Spulen, Magneten und Rotoren verbessert – intelligenter wurde er aber nicht. Niemand brachte ihm bei, nur so viel Strom aus dem Netz zu ziehen, wie er tatsächlich braucht. Wird ein ungeregelter Elektromotor mit konstanter Drehzahl zyklischen Belastungen unterworfen, geht in der Phase der Teil- oder Leerlast zwischen 30 bis 50 % der aufgewendeten Energie einfach verloren. Der Grund: Läuft der Motor unterhalb seiner Nennleistung, wird wesentlich mehr Strom aufgenommen, als für die Magnetisierung eigentlich nötig wäre. Erst nahe dem Bereich der vollen Belastung erreicht ein typischer, ungeregelter 3-Phasen-Induktionsmotor einen annehmbaren Wirkungsgrad von ca. 80 bis 96 %. Der überhöhte Stromhunger und die damit verbundenen Kosten waren bei derlei Anwendungen, zumindest bisher, eine fixe Größe. Eine weitere Schwachstelle ist, dass sich bei neuen Motoren – die heute zwar wesentlich günstiger produziert werden können als noch vor 20 Jahren – Strom-Überlasten viel stärker auswirken und daher eher zu einem Ausfall führen können. Aus diesem Grund ist die Mehrheit der verbauten Motoren leistungsmäßig überdimensioniert, was sich nochmals negativ auf die Stromkosten auswirkt; aus Sicht der Maschinen- und Anlagenbauer soll eben eine gewisse Ausfallsicherheit garantiert werden. „Eine lineare Erhöhung der Überlast bedeutet eine exponentiell geringere Lebensdauer“, erklärt Günter Schülke, Betriebsleiter zuständig für den Geschäftsbereich Industriewartung bei der B&M Blumenbecker GmbH, Beckum.

Das Traditionsunternehmen wurde ursprünglich 1922 als Handwerksbetrieb für Ankerwickeltechnik gegründet. Heute hat es 650 Mitarbeiter und neben den deutschen Häusern auch Niederlassungen in Osteuropa und Shanghai. Schülke erklärt weiter: „Ein Hauptproblem, das durch den ungeregelten Anlauf eines Motors noch viel häufiger auftritt als Überspannungen, sind die Stoßimpulse, die dabei auf den Antriebsstrang einwirken. Nach unseren Erfahrungen sind 90 % der gängigen Reparaturfälle bei Maschinenmotoren Lagerschäden“. Kaum verwunderlich, denn in der Startphase des Antriebs kann die Drehmomentbelastung schlagartig den bis zu 3,5-fachen Wert eines Voll-Lasteinsatzes erreichen. Während der Leerlastphasen wirken sich zudem die dabei entstehenden Vibrationen nicht nur akustisch, sondern auch mechanisch nachteilig aus. Werden die Lager nicht ständig überwacht, sind Ausfälle und damit Produktionsstopps vorprogrammiert.

Eine mögliche Abhilfe des Problems kommt aus England. Während Industriebetriebe in Deutschland noch vielerorts unnötig verbrauchte Energie bezahlen müssen, gilt für die Kollegen auf der Insel des Vereinigten Königreiches bereits seit April 2001 eine Umweltschutzabgabe (climate change levy), die alle fossilen Brennstoffe und auch Elektrizität besteuert. 0,0043 englische Pfund werden pro verbrauchter Kilowattstunde fällig. Die Umsetzung dieser britischen Maßnahme ist eine direkte Folge des Klimaschutzabkommens von Kyoto zur Reduzierung der CO2 –Emissionen um 20 % bis 2010. So ist es nicht verwunderlich, dass viele Unternehmen dort damit begonnen haben, ihre Motoren mit einer Energiesparintelligenz auszustatten. Das Gerät trägt den Namen Powerboss, lässt sich an einem Motor leicht nachrüsten und funktioniert auf einem sehr einfachen Prinzip:

Ein Mikrochip misst jede 1/100 s den tatsächlichen Strombedarf des Motors und regelt die Energiezufuhr dann über ein Thyristorengitter. Der Motor erhält immer genügend Strom, um seine Lasten präzise zu beschleunigen, und ist für einen Sanftanlauf und einen Sanftstop über einen Zeitraum von bis zu 4 min programmierbar. Besonders der Einsatz an zyklisch belasteten Motoren von Pressen, Kompressoren, Spritzguss-, Extruder- oder Tiefziehmaschinen, aber auch an Fördersystemen verhilft zu erheblichen Kosteneinsparungen.

cav 405

www.derpowerboss.de