IE3-Drehstromasynchronmotor,
Ein IE3-Drehstromasynchronmotor von Nord Drivesystems. Das Unternehmen bietet Motoren in den Wirkungsgradklassen IE3 schon ab 0,12 kW. (Bild: Nord)

Nord Drivesystems bietet Motoren in den Wirkungsgradklassen IE3 gemäß IEC 60034-30-1 und Premium Efficiency gemäß Nema MG1 schon ab 0,12 kW. „Damit überschreiten wir die gesetzlichen Anforderungen speziell im kleinen Leistungsbereich, der zahlenmäßig einen Großteil der eingesetzten Motoren ausmacht“, sagt Jörg Niermann, Bereichsleiter Marketing bei Nord Drivesystems. Um den Wechsel für Maschinen- und Anlagenbauer einfach zu gestalten, behält der Antriebskomplettanbieter bei IE3-Motoren weitgehend identische Abmessungen zu IE2-Motoren bei, sodass sie sich problemlos in Maschinen und Anlagen integrieren lassen. Darüber hinaus umfasst das Portfolio auch IE4-Motoren, die standardmäßig am Umrichter betrieben werden.

Ausländische Hersteller wie WEG haben sich dieser Herausforderung bereits vor Jahren gestellt und waren der europäischen Richtlinie 640/2009/EC daher immer einen Schritt voraus. „In Nord-, Mittel- und Südamerika wurden Elektromotoren der Effizienzklasse IE2 und IE3 schon deutlich früher eingeführt als in der EU. Europa liegt bei der Marktdurchdringung von hocheffizienten Motoren deutlich zurück“, meint Detlef Wortmann, Manager Low Voltage Motors bei WEG in Deutschland. Der brasilianische Motorenhersteller produziert seit vielen Jahren IE3-Motoren und seit 2012 kostengünstige IE4-Motoren mit Aluminiumkäfig und ohne zusätzliche Magnete im Rotor.

Herausforderungen für Motorenhersteller

IE3-Drehstrommotor DRN von SEW-Eurodrive,
IE3-Drehstrommotor DRN von SEW-Eurodrive. Benötigt man Atex-konforme und IECEx-zertifizierte Motoren, bietet das Unternehmen die Serie EDRN. (Bild: SEW-Eurodrive)

Die IE3-Motorentechnologie unterscheidet sich nicht erheblich von der IE1- oder IE2-Technologie. Dennoch müssen die verschiedenen Produktionswerkzeuge umgestellt und aufgerüstet werden, damit die neuen Komponenten maschinell bearbeitet werden können. „Unser Team Operations Engineering und die Entwicklungsabteilung haben mehrere Monate daran gearbeitet, die Produktionsanlagen entsprechend umzustellen“, sagt Matteo Canepa von Bonfiglioli Riduttori.

Siemens sieht den Handlungsspielraum bezüglich der Motorenauswahl für den Anwender beschnitten, da hier verbindliche Vorgaben bestehen und durch die neuen Abmessungen der Motoren gegebenenfalls Anpassungen an den Maschinen und Anlagen trotz gleicher Leistungs-Achshöhen-Zuordnung erforderlich sind. „Ein positiver Nebeneffekt dieser Entwicklung ist, dass bei energieeffizienten Motoren auch weniger Verlustwärme anfällt, was im Anlagendesign unter Umständen neue Lösungswege eröffnet. Unter dem Strich muss die konstruktive Effizienzoptimierung deshalb immer als ein System mit vielen Einstellschrauben gesehen und behandelt werden“, erklärt Carsten Rebbereh. So kann beispielweise der höhere Wirkungsgrad durch eine höhere Kupfermasse des Stators, durch dünnere Siliziumbleche im Kern und eine verbesserte Kühlung erreicht werden. Gleichzeitig sollen Geräusch- und Vibrationsentwicklung, Temperaturanstieg, Anlaufstrom und Anlaufmoment sowie Leistungsfaktor verbessert werden.

Energiesparmotoren in anderen Märkten

Aus Sicht von Bonfiglioli wird der IE3-Motor in den nächsten fünf bis zehn Jahren eine wichtige Rolle spielen, vor allem aufgrund der Globalisierung des Marktes. Die IE2-Motoren werden in den kommenden Jahren noch weit verbreitet sein, während Länder, die keine Effizienzsteigerung von Motoren anstreben, an dem IE1-Standard festhalten werden. „International gesehen hatten andere Regionen der Welt gegenüber Europa hinsichtlich bindender Energieeffizienz-Vorschriften teilweise deutlich die Nase vorn. Diese Umstände waren einer der Gründe, dass WEG als brasilianischer Motorenhersteller mit starken Marktanteilen in Nord- und Südamerika dem europäischen Markt in Sachen energieeffiziente Antriebe immer ein Stück voraus war“, erklärt Detlef Wortmann.

In Nordamerika entspricht zurzeit die Nema Premium Klasse als Mindestwirkungsgradklasse der europäischen IE3-Klasse. „Deshalb können europäische Motoren mit moderaten Anpassungen der elektrischen Eigenschaften auch in die NAFTA-Region geliefert werden“, sagt Dr. Carsten Rebbereh. Auch SEW-Eurodrive sieht, „dass mit zahlreichen Zusatzausführungen fast jede Antriebsaufgabe gelöst werden kann“, so Gregor Dietz. Selbst für die in Europa zulässigen Ausnahmen wie der Bremsmotor oder der Betrieb als IE2-Motor am Frequenzumrichter werden zunehmend IE3-Motoren eingesetzt. Und obwohl explosionsgeschützte Motoren von der neuen Richtlinie ausgenommen sind, bietet SEW-Eurodrive neben den vierpoligen Ausführungen der DRN...-Motoren mit Leistungen von 0,75 bis 200 kW auch zwei- und sechspolige Motoren mit 0,75 bis 7,5 kW sowie Atex-konforme und IECEx-zertifizierte EDRN...-Motoren an.

China schreibt schon seit vielen Jahren einen Mindestwirkungsgrad auf dem Niveau von IE2 vor und wird auch in absehbarer Zeit einen zu IE3 vergleichbaren Wirkungsgrad vorschreiben. Eine verbindliche Verpflichtung auf IE3 / Grade 2 ist für Oktober 2017 geplant, aber noch nicht beschlossen. Ungeachtet dessen produzieren viele Unternehmen in chinesischen Produktionsstätten seit Jahren energieeffiziente Motoren. „So hat beispielsweise ABB in den letzten zwei Jahrzehnten mehrere Millionen Niederspannungsmotoren produziert, darunter viele mit hohem Wirkungsgrad“, sagt Ralf Peschel.

Allerdings schreiben immer noch viele Länder keine Mindestwirkungsgrade vor. „Auch in diese Regionen können europäische Motoren nach entsprechender Anpassung der elektrischen Eigenschaften, Registrierung und Zertifizierung geliefert werden“, sagt Matthias Bruns von Siemens. Und so ist es laut Bruns nur eine Frage der Zeit, dass auch Länder wie Russland oder Südamerika, immer mehr Energiesparmotoren einsetzen, denn die Lifecycle-Betrachtung ist positiv. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass strengere Normen die Maschinen- und Anlagenbauer dazu drängen, effizientere Motoren einzusetzen, weil sie ihnen ein wirkungsvolleres Verkaufsargument liefern.

W22-Baureihe,
Mit der W22-Baureihe in den Effizienzklassen von IE2–IE5 stellt WEG dem Markt eines der breitesten Portfolios an energieeffizienten Antrieben zur Verfügung. (Bild: WEG)

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