Frank Borchardt
Die elektronische Drehzahlregelung von Motoren hat die Automatisierung der Fertigungsprozesse maßgeblich beeinflusst. Speziell der Einsatz von hocheffizienten Frequenzumrichtern bietet darüber hinaus die immer wichtiger werdenden Energiesparpotenziale. Dies manifestiert auch die von der Europäischen Kommission erlassene Richtlinie Nr. 640/2009 zur umweltgerechten Gestaltung von Elektromotoren. Darin wird festgestellt, dass auf die Antriebssysteme, in denen diese Motoren zum Einsatz kommen, zirka 70 % des Stromverbrauchs der Industrie entfallen. Die Energieeffizienz dieser Antriebssysteme kann kostengünstig um insgesamt 20 bis 30 % gesteigert werden. Deshalb wird in dieser Verordnung vorgeschrieben, dass bestimmte Motoren ab 2015 mit elektronischer Drehzahlregelung ausgestattet sein müssen. Der Einsatz von moderner Antriebstechnik in Nahrungsmittelmaschinen bietet neben den Möglichkeiten zum Erhöhen der Maschinenleistung vor allem Potenziale zum Energiesparen, von denen die wichtigsten im Folgenden erläutert werden sollen.
Die Verwendung einer stufenlosen Drehzahlstellung in Nahrungsmittelverarbeitungsmaschinen erlaubt die optimale Anpassung der Produktionsgeschwindigkeit bei gleichzeitig höherer Wirtschaftlichkeit. Die Kutteranwendung ist zum Beispiel durch stark veränderliche Drehmomente gekennzeichnet, die durch die unterschiedlichen Produkteigenschaften der zu verarbeitenden Nahrungsmittel verursacht werden. Die elektronische Drehzahlregelung mit Frequenzumrichtern bietet daher viele Vorteile: Der Frequenzumrichter sichert das notwendige Drehmoment an der Messerwelle und damit die Durchzugskraft der Maschine. Die produktabhängige Wahl der Messerwellengeschwindigkeit erfolgt über den Frequenzumrichter. Neben dem geringeren Energieverbrauch schont dies die zu verarbeitenden Nahrungsmittel, aber auch den Motor und die Mechanik.
Frequenzumrichter mit interner Energiesparfunktion ermöglichen es, die Spannungs-Frequenz-Kennlinie des Asynchronmotors dynamisch an die Belastung anzupassen. Durch diese Funktion gelingt es, die Magnetisierung und damit den Strom des Motors im Leerlauf drastisch zu reduzieren. Neben der Reduktion der Verlustleistung bis auf ein Viertel, kann damit auch die Motorerwärmung stark verringert werden.
Auch beim Hochlaufen und Abbremsen von Anlagen werden mit drehzahlgeregelten elektrischen Antrieben große Energiesparpotenziale erschlossen. Das direkte Einschalten von Drehstrommotoren am Netz führt zu sehr hohen Anlaufströmen in der Größenordnung vom Achtfachen des Nennstroms – das erzeugt hohe Verluste im Motor und belastet das Netz. Deshalb gelten für Spitzenleistungen erhöhte Tarife. Wenn ein Frequenzumrichter zum Einsatz kommt, werden hohe Anlaufströme ebenso vermieden wie die Belastung der Mechanik und des Netzes.
