Der Energieverbrauch von Motoren spiegelt sich hauptsächlich in folgenden Aspekten wider:
1. Die Motorauslastung ist zu gering. Aufgrund falscher Motorauswahl, übermäßiger Überdimensionierung oder Änderungen im Produktionsprozess liegt die tatsächliche Betriebslast des Motors weit unter der Nennlast. Motoren, die etwa 30–40 % der installierten Leistung ausmachen, arbeiten mit 30–50 % der Nennlast, wodurch der Wirkungsgrad zu niedrig ist.
2. Die Versorgungsspannung ist asymmetrisch oder zu niedrig. Aufgrund der Unsymmetrie der einphasigen Last im dreiphasigen Vierleiter-Niederspannungsnetz ist die dreiphasige Spannung des Motors asymmetrisch. Dadurch erzeugt der Motor ein negatives Drehmoment, und seine Betriebsverluste steigen. Zudem ist die Netzspannung über einen längeren Zeitraum niedrig, was zu einem höheren Motorstrom im Normalbetrieb und somit zu höheren Verlusten führt. Je größer die Asymmetrie der dreiphasigen Spannung und je niedriger die Spannung, desto höher die Verluste.
3. Alte und veraltete Motoren sind weiterhin im Einsatz. Diese Motoren verwenden eine Isolierung der Klasse E, sind groß, haben ein schlechtes Anlaufverhalten und einen geringen Wirkungsgrad. Obwohl sie im Laufe der Jahre weiterentwickelt wurden, werden sie noch immer vielerorts verwendet.
4. Mangelhaftes Instandhaltungsmanagement. Einige Betriebe versäumen es, die erforderlichen Wartungsarbeiten an Motoren und Anlagen durchzuführen und lassen diese über einen längeren Zeitraum laufen, was zu steigenden Verlusten führt.
Es gibt etwa sieben Energiesparsysteme für Motoren.
Entscheiden Sie sich für energiesparende Motoren. Im Vergleich zu herkömmlichen Motoren optimieren Hocheffizienzmotoren ihr Gesamtdesign, verwenden hochwertige Kupferwicklungen und Siliziumstahlbleche, reduzieren diverse Verluste um 20–30 % und steigern den Wirkungsgrad um 2–7 %. Die Amortisationszeit beträgt in der Regel 1–2 Jahre, in manchen Fällen sogar nur wenige Monate. Hocheffizienzmotoren sind 0.413 % effizienter als Motoren der J02-Serie. Daher ist der Austausch alter Motoren gegen Hocheffizienzmotoren unerlässlich.
Um Energie zu sparen, ist die richtige Wahl der Motorleistung entscheidend. Für die drei Betriebsbereiche von Drehstrom-Asynchronmotoren gelten folgende Regelungen: Wirtschaftlicher Betrieb bei einer Auslastung zwischen 70 % und 100 %, allgemeiner Betrieb bei 40 % und unwirtschaftlicher Betrieb bei einer Auslastung unter 40 %. Eine falsche Wahl der Motorleistung führt unweigerlich zu Energieverschwendung. Durch den Einsatz eines geeigneten Motors zur Verbesserung des Leistungsfaktors und der Auslastung lassen sich Leistungsverluste reduzieren und somit Energie sparen.
Magnetische Nutkeile ersetzen die ursprünglichen Nutkeile. Sie reduzieren hauptsächlich die Leerlauf-Eisenverluste in Asynchronmotoren. Diese zusätzlichen Leerlauf-Eisenverluste entstehen im Stator- und Rotorkern durch den durch den Nuteffekt verursachten harmonischen magnetischen Fluss. Die durch Stator und Rotor im Kern induzierten hochfrequenten zusätzlichen Eisenverluste werden als Pulsationsverluste bezeichnet. Da die Zähne von Stator und Rotor teils fluchtend, teils versetzt angeordnet sind, ändert sich der magnetische Fluss an der Zahnoberfläche und in den Zahngruppen. Dies kann Wirbelströme in der Zahnoberflächenschicht induzieren und Oberflächenverluste verursachen. Pulsationsverluste und Oberflächenverluste werden zusammenfassend als hochfrequente Zusatzverluste bezeichnet und machen 70–90 % der Streuverluste des Motors aus. Die restlichen 10–30 % werden als Lastverluste bezeichnet und durch Streufluss verursacht. Obwohl die Verwendung magnetischer Nutkeile das Anlaufdrehmoment um 10 bis 20 % verringert, können die Eisenverluste des Motors bei Verwendung magnetischer Nutkeile im Vergleich zu einem Motor mit herkömmlichen Nutkeilen um 60 kΩ reduziert werden, und er eignet sich sehr gut für die Umrüstung von Motoren mit Leerlauf- oder Teillastanlauf.
Zur Lösung des Problems der Energieverschwendung bei geringer Last kann, ohne den Motor auszutauschen, ein automatischer Y/△-Umrichter eingesetzt werden. Dies ermöglicht Energieeinsparungen. Denn im Drehstromnetz unterscheiden sich die Spannungen je nach angeschlossener Last und somit auch die aus dem Netz bezogene Energie.
Blindleistungskompensation des Motors. Die Verbesserung des Leistungsfaktors und die Reduzierung der Leistungsverluste sind die Hauptziele der Blindleistungskompensation. Der Leistungsfaktor entspricht dem Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung. Ein niedriger Leistungsfaktor führt üblicherweise zu einem zu hohen Stromfluss. Bei gegebener Last und konstanter Versorgungsspannung gilt: Je niedriger der Leistungsfaktor, desto höher der Stromfluss. Daher sollte der Leistungsfaktor möglichst hoch sein, um Energie zu sparen.
Drehzahlregelung mit variabler Frequenz. Die meisten Lüfter- und Pumpenlasten werden anhand der Anforderungen für den Volllastbetrieb ausgewählt. Im praktischen Einsatz arbeiten sie jedoch die meiste Zeit nicht unter Volllast. Da die Drehzahlregelung von Wechselstrommotoren schwierig ist, werden häufig Windschutzvorrichtungen, Rückschlagventile oder Start-Stopp-Zeiten verwendet, um Luftmenge oder -strom zu regulieren. Gleichzeitig ist es für große Motoren schwierig, unter Netzfrequenzbedingungen häufig an- und abzuschalten, und die dabei auftretenden Spannungsspitzen sind groß, was unweigerlich zu Leistungsverlusten und Stromspitzen beim An- und Abschalten führt. Die direkte Steuerung von Lüfter- und Pumpenlasten mittels Frequenzumrichter ist die effizienteste Methode. Bei einer Motordrehzahl von 80 % beträgt die Energieeinsparung nahezu 40 %. Gleichzeitig kann eine Konstantspannungsregelung im geschlossenen Regelkreis erreicht werden, wodurch die Energieeinsparung weiter gesteigert wird. Da der Frequenzumrichter ein sanftes Anfahren und Anhalten großer Motoren ermöglicht, werden Spannungsspitzen beim Anlauf vermieden, die Ausfallrate des Motors reduziert und die Lebensdauer verlängert. Gleichzeitig werden dadurch auch der Kapazitätsbedarf und die Blindleistungsverluste des Stromnetzes reduziert.
Flüssigkeitswiderstands-Drehzahlregelung für Schleifringläufermotoren. Die Technologie der Flüssigkeitswiderstands-Drehzahlregelung basiert auf traditionellen Produkten, den Flüssigkeitswiderstandsanlassern. Die stufenlose Drehzahlregelung wird weiterhin durch die Veränderung des Polabstands und damit des Widerstands erreicht. Dies gewährleistet ein gutes Anlaufverhalten. Bei längerem Betrieb kann es zu Erwärmung und Temperaturanstieg kommen. Dank der einzigartigen Konstruktion und des effizienten Wärmeaustauschsystems wird die Betriebstemperatur jedoch auf einen akzeptablen Bereich begrenzt. Die Flüssigkeitswiderstands-Drehzahlregelung für Schleifringläufermotoren hat sich aufgrund ihrer Vorteile wie zuverlässiger Betrieb, einfache Installation, hohe Energieeinsparung, Wartungsfreundlichkeit und geringe Investitionskosten rasant verbreitet. Sie eignet sich besonders für die Drehzahlregelung von Schleifringläufermotoren, die keine hohe Drehzahlgenauigkeit, einen engen Drehzahlbereich oder seltene Drehzahländerungen erfordern, wie beispielsweise große und mittelgroße Schleifringläufer-Asynchronmotoren in Geräten wie Ventilatoren und Wasserpumpen.
