In industriellen und kommerziellen Anwendungen werden die meisten Pumpen und Lüfter von Wechselstrom-Induktionsmotoren angetrieben. Ein „Wechselstrom-Induktionsmotor“ ist ein Asynchronmotor, der zum Drehen eines Rotors auf elektrischen Strom angewiesen ist. Das Magnetfeld der Wicklung wird durch elektromagnetische Induktion erzeugt und der Rotor dreht sich immer mit einer Geschwindigkeit, die niedriger ist als das Magnetfeld. A "Permanentmagnet-Synchronmotor„ beruht auf Magneten, um einen Rotor zu drehen, der sich mit der gleichen Geschwindigkeit dreht wie das interne rotierende Magnetfeld des PMSM.

1. Permanentmagnetmotoren müssen Antriebe verwenden

Wechselstrom-Induktionsmotoren können Pumpen oder Lüfter ohne Frequenzumrichter antreiben, die häufig in Pumpensystemen oder Lüftersystemen installiert werden, um die Systemeffizienz zu erhöhen. Permanentmagnet-Synchronmotoren benötigen zum Betrieb einen Antrieb und können ohne Treiber nicht betrieben werden. Um die Drehzahl eines Permanentmagnet-Synchronmotors präzise zu steuern, um Anwendungsanforderungen wie Druck, Durchfluss, Volumen usw. zu erfüllen, ist ein Frequenzumrichter erforderlich. Einige neue Frequenzumrichter sind bereits standardmäßig mit einer Permanentmagnetmotor-Steuerungsoption ausgestattet, die es dem Betreiber ermöglicht, den Permanentmagnetmotor zu steuern, um Lüfter und/oder Pumpen mit höherer Effizienz anzutreiben.

Permanentmagnetmotoren bieten im Vergleich zu AC-Induktionsmotoren eine deutliche Effizienzsteigerung. PM-Motoren haben einen höheren Volllastwirkungsgrad als AC-Induktionsmotoren. Der Wirkungsgradbereich zwischen AC-Induktionsmotoren und PM-Motoren ist unten dargestellt.

Ein Antrieb mit variabler Frequenz erhöht nicht die Motoreffizienz. Ein Antrieb mit variabler Frequenz trägt jedoch dazu bei, die Systemeffizienz über den gesamten Betriebsgeschwindigkeitsbereich zu verbessern, da die meisten Systeme nicht immer mit Höchstgeschwindigkeit laufen. Ein Antrieb mit variabler Frequenz trägt zur Verbesserung der Systemeffizienz bei, da er einen Motor, einen Lüfter oder eine Pumpe verlangsamen kann, anstatt ein Ventil zu drehen, um die Pumpe zu drosseln, oder eine Klappe zu schließen, um den Luftstrom zu stoppen.

Die obige Grafik vergleicht einen Permanentmagnet-Synchronmotor PMAC mit 10 PS und 1800 U/min mit einem fortschrittlichen NEMA-Wechselstrom-Induktionsmotor, der mit einer variablen Drehmomentlast über einen Drehzahlbereich von 100 bis 500 arbeitet. In beiden Fällen nimmt der Wirkungsgrad der beiden Motoren ab. Bei 600 U/min sinkt der Wirkungsgrad des NEMA-Premiummotors von etwa 90 % auf etwa 72 % und der PMAC-Wirkungsgrad sinkt von etwa 94 % auf 83 %. Es hat sich gezeigt, dass Permanentmagnetmotoren effizienter sind als AC-Induktionsmotoren, wenn Betriebssysteme die Geräteeffizienz beeinflussen.

2. Vor- und Nachteile des Permanentmagnetmotors

Während Wechselstrom-Induktionsmotoren häufiger in Motorantriebssystemen zu finden sind, sind sie typischerweise größer und weniger effizient als Lösungen mit Permanentmagnetmotoren. Während Permanentmagnetmotorlösungen tendenziell höhere Anschaffungskosten haben, können sie kleinere Größen in einem kompakteren mechanischen Paket und, was noch wichtiger ist, einen höheren Wirkungsgrad bieten. Permanentmagnetmotoren sind tendenziell teurer als Wechselstrom-Induktionsmotoren und lassen sich schwieriger starten als Wechselstrom-Induktionsmotoren. Zu den Vorteilen von Permanentmagnetmotoren gehören jedoch ein höherer Wirkungsgrad, eine geringere Größe (Permanentmagnetmotoren können bis zu einem Drittel der Größe der meisten Wechselstrommotoren ausfallen, was die Installation und Wartung erheblich erleichtert) und die Fähigkeit, das volle Drehmoment beizubehalten langsame Geschwindigkeit.

3. Der Trend ändert sich

Der Einsatz von Permanentmagnetmotoren in Verbindung mit Frequenzumrichtern ist nichts Neues, und Konstrukteure und Gerätebesitzer entscheiden sich zunehmend für Lösungen mit Permanentmagnetmotoren für Lüfter- und Pumpeninstallationen, da diese kleiner und effizienter als Frequenzumrichter sind. Für den Antrieb von Permanentmagnetmotoren gibt es einen speziellen Algorithmus. Mittlerweile gibt es einige neue Frequenzumrichter auf dem Markt, die standardmäßig über eine integrierte Funktion zur Steuerung von Permanentmagnetmotoren ohne zusätzliche Kosten verfügen. Da immer mehr Hersteller von Frequenzumrichtern damit beginnen, leistungsstarke Steuerungsfunktionen von Permanentmagnetmotoren hinzuzufügen, werden Benutzer geneigt sein, Motorsysteme zu installieren, die effizienter arbeiten, in kleineren Paketen erhältlich sind und weniger kosten.