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energie | wasser-praxis
10/2014
Die Zuverlässigkeit des Antriebs wird wesent-
lich durch die Motortemperatur bestimmt.
Nach dem Gesetz von Montsinger kann sich
die Lebensdauer des Motors durch eine Verrin-
gerung der Temperatur der Motorwicklung um
8 K verdoppeln. Geringere Verluste im Motor
senken die Motortemperatur und erhöhen so-
mit die Zuverlässigkeit. Bei gleichen Erwär-
einfließen. Die anschließende Entwicklungs-
phase führt zu einem Prototypen, der wieder-
um erst in die Validierung und schließlich –
wenn alles gut geht – als fertiges Endprodukt
an den Markt geht. Ein Entwicklungsprozess,
der für den Permanentmagnet-Synchronmotor
zwei Jahre gedauert hat.
Vom Asynchron- zum Synchronmotor
Ausgehend von der bekannten Technologie
des Asynchronmotors gibt es nur noch sehr
begrenzte Möglichkeiten zur Effizienzsteige-
rung. Die Verwendung von Kupfer anstatt
Aluminium in den Rotoren, das bei Norm-
Motoren zur Wirkungsgradsteigerung ge-
nutzt wird, ist bei Unterwassermotoren be-
reits Standard. Mögliche Maßnahmen zur
Verbesserung des Wirkungsgrades sind der
Einsatz verlustarmer Elektro-Bleche zur Re-
duzierung der Eisenverluste, die Nachbe-
handlung der Blechkanten zur Reduzierung
der Zusatzverluste, höhere Kupfer-Füllfakto-
ren zur Reduzierung der Stromwärmeverlus-
te im Stator sowie reibungsärmere Lager und
Dichtungen zur Reduzierung der Reibungs-
verluste. Allerdings lassen sich mit diesen
Maßnahmen die Verluste nur noch um we-
nige Prozentpunkte senken. Einzig der Über-
gang vom Asynchron- zum Synchronmotor
führt zu einer erheblichen Wirkungsgradstei-
gerung
(Abb. 1)
. Gegenwärtig verursachen
Rotorverluste etwa 30 Prozent der Gesamt-
motorverluste. Durch den Umstieg vom
stromdurchflossenen und somit verlustbe-
hafteten Asynchron-Rotor auf einen nicht
durchflossenen Synchron-Rotor lassen sich
die Rotorverluste fast vollständig eliminie-
ren. Für den neuen elektrischen Antrieb fiel
die Wahl bei Flowserve daher schnell auf
einen Permanentmagnet-Synchronmotor.
Permanentmagnet-Synchronmotoren werden
bereits seit geraumer Zeit für Anwendungen
eingesetzt, bei denen hohe Effizienz erforderlich
oder der Platz begrenzt ist. Kriterien, die auch
für Unterwassermotoren gelten. Da sie nicht
selbstständig amDrehstromnetz anlaufen kön-
nen, benötigen Permanentmagnet-Synchron-
motoren imGegensatz zu herkömmlichenAsyn-
chronmotoren einen Frequenzumrichter. Die
hierfür anfallenden Kosten werden durch die
Energieeinsparungen der PMSM mehr als ge-
deckt. Zudem kann der Umrichter zu weiteren
Energieeinsparungen führen und ermöglicht
zusätzlich die Steuerbarkeit des Motors.
Abb. 3:
Schnittmodell des neuen
Synchronmotors mit dem für
besonders lange Lebensdauer
hermetisch verkapselten
magnetischen Rotor
Quelle: FLOWSERVE Hamburg GmbH
Abb. 4:
Nur im nicht
eingebauten Zustand,
wie hier im Rotolager,
bedürfen die neuen
magnetischen Rotore einer
besonderen Behandlung.
Quelle: FLOWSERVE Hamburg GmbH
Abb. 5:
Energiesparmotor
auf dem Montageplatz kurz
vor dem Einbau des
magnetischen Rotors
Quelle: FLOWSERVE Hamburg GmbH
