Bereit für alle Spannungen
Bedingt durch die Globalisierung sollten Elektromotoren weltweit für die verschiedenartigsten Anwendungen einsetzbar sein. Das wird jedoch durch verschiedene länderspezifische Netzspannungen erschwert und gewöhnliche Asynchronmotoren hinsichtlich der Spannungsumschaltbarkeit stark eingeschränkt: Für jedes von der IEC60038 abweichende Niveau mussten Motoren bislang separat gefertigt werden. Mit neuen modularen Allin-One-Antrieben lässt sich dieses Problem jetzt umgehen.
Bild: Watt DriveDer energieeffiziente EUSAS-Motor von WEG wurde speziell für den Anbau von verschiedenen Motormodulen konzipiert. Zu den verfügbaren mechanischen Anbauten zählen Federkraftbremsen, Gebersysteme, Fremdlüftung, Rücklaufsperren oder alternative Anschlusstechnik. Die Motormodule lassen sich je nach Kundenwunsch einzeln oder in Kombination schnell und einfach anbauen. Dadurch steigt die Flexibilität im Einsatz und eine rasche Lieferzeit wird gewährleistet. Mit der speziellen Weitspannungsbereichswicklung und flexiblen Schaltoptionen sind EUSAS-Motoren als Getriebeanbau- und Standardasynchronmotoren bis IE3 weltweit einsetzbar. Im Betrieb mit einem Frequenzumrichter ist es einem solchen Motor ferner möglich, bei Bedarf eine doppelt so hohe Nennleistung wie im Standardbetrieb zu liefern.
Bild: Watt DriveAuf die Wicklung kommt es an
Grundlage für die Flexibilität bildet eine Weitspannungsbereichswicklung, bei der die Trennung jeder Motorwicklung in zwei Teile mit insgesamt zwölf Anschlusslitzen eine große Auswahl an Schaltungsoptionen am neunpoligen Klemmbrett ermöglicht. WEG bietet die Motoren in IEC-Baugrößen 63 bis 315 mit Leistungen bis 200kW an. Auch die neuen Getriebeanbaumotoren für das aktuelle WG20-Programm mit Stirnrad-, Flach- und Kegelstirnradgetrieben für Nennmomente bis 4.500Nm sind komplett mit der EUSAS-Wicklung ausgeführt. Bis Ende des Jahres soll die WG20-Reihe mit standardisierter Weitspannungsbereichswicklung bis 18.000Nm verfügbar sein. Die Kombination aus hohem Wirkungsgrad sowie flexiblen Einsatzmöglichkeiten machen die EUSAS-Motoren zu zukunftsfähigen, energieeffizienten Antriebslösungen für eine große Bandbreite von Anwendungen.
Weltweiter Betrieb
Die zentrale Eigenschaft der Motoren, zwischen bis zu vier unterschiedlichen Spannungsniveaus (Stern, Dreieck, Doppelstern und Doppeldreieck) umzuschalten, machen sie für die üblichen Spannungen und Frequenzen im Bereich von 110 bis 480V (Motorbaugröße 63 bis 100), 190 bis 690V (Motorbaugröße 112 bis 315) sowie 50 und 60Hz einsetzbar. Die Umschaltbarkeit ist sowohl für Anwendungen bei Netz- als auch bei Frequenzumrichtereinspeisung von Vorteil. Die Wicklungsverschaltung kann bei starren Versorgungen an 50- bzw. 60Hz-Netzen einfach angepasst werden. Der EUSAS-Motor kommt daher ohne Sonderwicklungen aus und kann weltweit als Standardmaschine betrieben werden. Somit ist es möglich, den gleichen Motor in Europa, den USA oder auch in Asien zu verwenden, zum Beispiel auch in einem Dreiphasennetz in 220V/60Hz-Ausführung, wie es in vielen amerikanischen Ländern beispielsweise Brasilien, Kolumbien oder Ecuador existiert.
Bild: Watt DriveDoppelte Leistung ohne Überlastung
Ein weiterer Vorteil der Motoren: Sie eignen sich für den Betrieb mit elektronischer Drehzahlregelung. Aufgrund der 100/120Hz-Spannungs/Frequenz-Kennlinie können sie auch ohne Sonderwicklung laufen. Bei flexiblen Versorgungen kann der Gesamtantrieb durch die Wicklungsverschaltung zusätzlich verbessert werden. Die besondere Statorwicklung sorgt dafür, dass sich die Motoren mithilfe eines Umrichters mit doppelter Leistung betreiben lassen, wodurch die Motornennleistung bei gleicher Baugröße auf das Doppelte ansteigt. Um diesen Leistungszuwachs zu ermöglichen und den Motor dabei nicht gleichzeitig thermisch zu überlasten, wird beim EUSAS-Motor im Umrichterbetrieb die Drehzahl beziehungsweise die Frequenz verdoppelt, sein Drehmoment hingegen konstant beibehalten. Beim Wechsel auf eine Parallelschaltung (Doppeldreieck oder Doppelstern) verdoppelt sich somit zwar der aufgenommene Motorstrom, er muss im Bemessungsbetrieb (50Hz) aber nur mit halber Spannung versorgt werden. Somit bleibt die aufgenommene Eingangsleistung konstant und der Motor wird nicht überlastet - trotz doppelter Stromaufnahme. Der Strom teilt sich entsprechend der Knotenregel auf die beiden, parallelgeschalteten Teilwicklungen auf. So kann der Antrieb mit höheren Drehzahlen arbeiten und bei gleichbleibendem magnetischem Fluss sind höhere Abgabeleistungen realisierbar, ohne dabei zu einer Überlastung der Maschine zu führen. Hierfür müssen die Anwender lediglich die Wicklung am Klemmbrett umschalten und die Reglerparameter am Umrichter ändern.
Umfangreiche Ausstattung
Standardmäßig zeichnen die EUSAS-Motoren folgende Charakteristika aus: Schutzart IP55, Eigenbelüftung nach IEC60034-6, Kühlart IC411 und Wärmeklasse F. Die Motoren werden aber bei den Bemessungswerten und standardmäßigen Umgebungstemperaturen nur nach Wärmeklasse B ausgenützt. Dadurch ergeben sich Sicherheitszuschläge bei Überlast oder eine längere Lebensdauer der Wicklung. Bei Ausnützung nach Wärmeklasse F sind die Motoren für Umgebungstemperaturen von -20 bis +40°C geeignet. Eine tropentaugliche Isolierung ist ebenfalls erhältlich. Des Weiteren verfügen die Motoren im Standard über eine Temperaturüberwachung (PTC und Bimetallschalter). Sie sind CE, CSA, UL und EAC zertifiziert.
Mehr Gestaltungsmöglichkeiten
Obwohl grundsätzlich jeder Asynchron-Motor im Verbund mit einem Frequenzumrichter einen drehzahlvariablen Antrieb bildet, schöpfen EUSAS-Motoren die Möglichkeiten moderner elektronisch geregelter Antriebstechnik besser aus. In Bezug auf Wirkungsgrad, Leistungsgewicht, Dynamik und Belastbarkeit gibt diese Kombination dem Konstrukteur neue Gestaltungsmöglichkeiten. Die Eigenschaft, im Umrichterbetrieb mit doppelter Nennleistung arbeiten zu können, schafft bei engen Einbausituationen mehr Spielraum und erschließt Anwendungen, die einen großen Regelbereich (Drehzahlbereich) mit konstantem Drehmoment bis 100Hz benötigen. Der Einsatz von Motoren kleinerer Baugröße, selbst bei anspruchsvollen Leistungsanforderungen, bedeutet zudem Gewichts- als auch Kosteneinsparungen. Ein Motor der Baugröße 180 mit 22kW bei 50Hz liefert beispielsweise bei 100Hz eine Leistung von 44kW.
Bild: Watt DriveAuf die Wicklung kommt es an
Grundlage für die Flexibilität bildet eine Weitspannungsbereichswicklung, bei der die Trennung jeder Motorwicklung in zwei Teile mit insgesamt zwölf Anschlusslitzen eine große Auswahl an Schaltungsoptionen am neunpoligen Klemmbrett ermöglicht. WEG bietet die Motoren in IEC-Baugrößen 63 bis 315 mit Leistungen bis 200kW an. Auch die neuen Getriebeanbaumotoren für das aktuelle WG20-Programm mit Stirnrad-, Flach- und Kegelstirnradgetrieben für Nennmomente bis 4.500Nm sind komplett mit der EUSAS-Wicklung ausgeführt. Bis Ende des Jahres soll die WG20-Reihe mit standardisierter Weitspannungsbereichswicklung bis 18.000Nm verfügbar sein. Die Kombination aus hohem Wirkungsgrad sowie flexiblen Einsatzmöglichkeiten machen die EUSAS-Motoren zu zukunftsfähigen, energieeffizienten Antriebslösungen für eine große Bandbreite von Anwendungen.
WEG Germany GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 5 2018 - 15.05.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
