Energeticky úsporné podle třídy IE5+: Kompaktní synchronní motor s permanentním magnetem rozšiřuje rozsah řízení a snižuje celkové náklady na vlastnictví

LEWA ecodos LED3 s PMSM (Zdroj: LEWA GmbH) / LEWA ecodos LED3 with PMSM (Zdroj: LEWA GmbH)

Nově zařazené PMSM do portfolia se vyznačují například řídicím rozsahem 1:200, což umožňuje pokrýt širší spektrum použití se stejným pohonem nebo čerpadlem. (Zdroj: LEWA GmbH) / The PMSMs newly added to the portfolio feature a control range of 1:200, enabling a wider range of applications to be covered by the same drive or pump. (Source: LEWA GmbH)

PMSM má také stálý točivý moment, tj. celý moment lze využít při otáčkách 0 ot/min. Tím je zajištěn obzvlášť plynulý a šetrný rozjezd systému, protože každý proces může být zahájen s dopravní rychlostí 1 procento namísto obvyklých 10 procent. (Příklad: Dávkování omega-3 mastných kyselin při výrobě dětské výživy) (Zdroj: Adobe Stock)

Konstantní moment PMSM umožňuje na rozdíl od zobrazeného ASM nepřetržitý provoz při nízkých otáčkách. Přebytečné dimenzování pro požadovaný startovací moment čerpadla je vzhledem k vysoké přetížitelnosti PSMS zbytečné. (Zdroj: LEWA GmbH)

Na rozdíl od zobrazených ASM umožňuje konstantní točivý moment PMSM nepřetržitý provoz při nízkých otáčkách. Přetěžovací schopnost PMSM činí nadměrné dimenzování pro požadovaný startovací točivý moment pumpy zbytečným. (Zdroj: LEWA GmbH)

Stejně jako u asynchronního motoru lze PMSM ovládat pomocí standardního frekvenčního měniče (NORD, Danfoss atd.) se speciálním nastavením parametrů, takže uživatelé mohou využívat běžné díly. (Zdroj: Getriebebau NORD GmbH & Co. KG)

Také decentralizovaná řešení, ve kterých je frekvenční měnič přímo namontován na PMSM, jsou již možná s PMSM vybranými společností LEWA. (Zdroj: Getriebebau NORD GmbH & Co. KG)

Také decentralizovaná řešení, ve kterých je frekvenční měnič přímo instalován na PMSM, jsou již možná s PMSM vybranými společností LEWA. (Zdroj: Getriebebau NORD GmbH & Co. KG)

Již v roce 2020 provedla společnost LEWA první funkční testy s prototypem NORD PMSM a čerpadlem ecodos na čerpací zkušebně. Především v nižším rozsahu otáček dokázal PMSM úspěšně předvést výhody konstantního točivého momentu: testovací čerpadlo ecodos mohlo být provozováno v rozsahu 1:480 až do 5 barů. (Zdroj: LEWA GmbH)

V mnoha aplikacích, například při dávkování složek v potravinářském nebo farmaceutickém průmyslu, jsou zapotřebí čerpadla, která se nejen přesně řídí podle množství a časového období dopravy, ale také dopravují složky obzvlášť šetrně. Aby osvědčené čerpadlové agregáty série ecodos od LEWA GmbH mohly tuto náročnou úlohu v budoucnu plnit ještě flexibilněji a energeticky účinněji, rozšiřuje výrobce své portfolio o novou formu řízení otáček s širokým rozsahem (WBR). Kromě asynchronních motorů a servomotorů jsou nyní používány také synchronní motory s permanentními magnety, zkráceně PMSM. Vyznačují se vysokou energetickou účinností a řídicím rozsahem větším než 1:200. To výrazně rozšiřuje spektrum použití. Není třeba používat více čerpadel pro různé objemy dopravy nebo nadměrně dimenzovat asynchronní motory při nízkých otáčkách. Protože PMSM lze navrhnout bez větrání, zůstává kompaktní a snadno se čistí. To ho činí ideálním pro hygienické aplikace. Vysoká účinnost po celý řídicí rozsah podle třídy energetické účinnosti IE5+ také snižuje náklady na energii a tím přispívá ke snížení celkových nákladů na vlastnictví (TCO).

Membránové dávkovací čerpadla série LEWA ecodos jsou zvláště vhodná pro použití v potravinářském nebo farmaceutickém průmyslu. Všechny materiály, které přenášejí kapalinu v čerpadlových agregátech, odpovídají požadavkům FDA, USP třídy VI a směrnicím EU pro potravinářský průmysl. Například hygienická varianta čerpadlové hlavy je vyrobena z PP nebo elektropolished nerezové oceli s povrchovou drsností < 0,5 µm. To usnadňuje čištění povrchů přicházejících do styku s produktem.

U dosud používaných technologií motorů je třeba přijmout určitá omezení: „U klasických asynchronních motorů, jejichž rotor je tvořen krátkozávitovým rotorem, je řídicí rozsah omezen na 1:10 (1:50 jsou v jednotlivých případech možné). S řízením s zpětnou vazbou od snímače otáček je možné jej výrazně rozšířit,“ vysvětluje Maurice Wirkner, Application Manager ve společnosti LEWA. „Navíc je pohon při mimořádně nízkých otáčkách – zejména při nízkých otáčkách – relativně neefektivní. To vyžaduje nadměrné dimenzování pohonu a zvyšuje provozní náklady.“ Servomotory jsou sice optimalizovány pro vysoce dynamické požadavky a pokrývají celý řídicí rozsah (1-210 cyklů čerpadla), jsou však dražší na pořízení a navíc vyžadují servo měnič pro řízení.

WBR s synchronním motorem s permanentními magnety rozšiřuje oblast použití

LEWA nyní rozšířila své portfolio o technologii pohonu, která tyto nedostatky nemá. „Na rozdíl od asynchronního motoru má rotor tohoto pohonu složený z permanentních magnetů a otáčí se synchronně, tedy bez závislosti na zatížení a skluzu,“ vysvětluje Wirkner. „Vyznamenává se mimo jiné svým extrémním řídicím rozsahem, což často činí použití více čerpadel pro různé objemy zbytečným.“ Přitom je možné u vícečerpacích systémů vynechat dodatečné ruční nebo elektrické nastavování objemu (HHV nebo EHV) a požadovaný průtok je možné dosáhnout pouze řízením otáček. PMSM má také konstantní moment. Celý moment lze využít od otáček motoru 0 U/min (stání) až po jmenovité otáčky motoru. To zajišťuje velmi jemné a šetrné rozjezdy systému, protože každý proces může být spuštěn s výkonem 1 procento místo obvyklých 10 procent.

Také je zde vysoká krátkodobá přetížitelnost, což umožňuje návrh pohonu bez nadměrného dimenzování pro startovní moment. Menší, nákladově efektivnější konstrukce jsou tak možné ve srovnání s klasickými pohony. „Stejně jako u asynchronního motoru lze PMSM řídit pomocí standardního frekvenčního měniče, takže uživatel může využívat stejné díly,“ vysvětluje Wirkner. „Na rozdíl od toho by u servomotoru bylo nutné pořídit drahý servoměnič.“ Navíc je kompaktní pohon díky bezvětrnému provedení snadno čistitelný a má vysokou ochranu IP. V případě potřeby může být dále ošetřen povrchovou úpravou nsd tupH. Tento postup činí povrch extrémně odolným a ještě jednodušším na čištění. Je tak ideální pro aplikace s vysokými hygienickými požadavky, například při aromatizaci potravin nebo přidávání přísad v farmaceutickém průmyslu.

IE5+ PMSM umožňuje snižování nákladů a decentralizovaná řešení

Jedním z aktuálních omezení používaného PMSM je jeho použití pouze v neexploatačních oblastech. „Díky řízení WBR s IE5+ PMSM můžeme splnit rostoucí požadavky zákazníků na širší rozsah řízení a nižší náklady na energii i celkové náklady,“ shrnuje Wirkner. „Obzvlášť důležitým tématem je pro naše zákazníky energetická účinnost. Také decentralizované řešení, ve kterém je frekvenční měnič přímo integrován do PMSM, je nyní možné realizovat ve spolupráci s firmou Getriebe Bau NORD GmbH & Co. KG, naším partnerem pro motory PMSM.“