26ELEKTRO 2/2012ELECTRON 2012témaElektromotory v průmyslovém využití spotřebují přibližně 60 až 65 % z veškeré spotřebované elektrické energie. Efektivní využívání elektrické energie zvyšo-váním účinnosti pohonů je ústředním bodem neustálé optimalizace moto-rů. Značných úspor energie je také dosahováno regulací otáček střídači. Tato technika v současnosti již zdomácněla ve 30 až 40 % ze všech nově instalovaných pohonů. V článku popisované zvýšené spolehlivosti a prodloužené život-nosti motorů je dosaženo efektivní strukturou rotorů nových synchronních reluktančních motorů společnosti ABB. Nevznikají ztráty rotorové klece, v důsledku čehož se zvyšuje je-jich účinnost a zlepšuje konstrukční kompaktnost. Možnost dosáhnout standardního vý-konu a úrovně točivého momentu pro danou kostru jako u indukčního motoru, ale pou-ze v nízké třídě A oteplení (60 K) prodlužuje životnost izolace motoru, ložisek a intervalů mazání. Popisované pohony získaly v roce 2011 prestižní cenu Automation Award na tra-dičním veletrhu pohonů v Norimberku (SRN).Motory, které vás posunou vpředMožnost vysokootáčkového provozu je často omezena nutností použít převodovkuElektrické motory se používají v mnoha průmyslových oborech. Co však má většina využití společného, je potřeba, aby byl motor maximálně výkonný a měl co nejdelší život-nost. Přitom by současně neměly narůstat ná-klady na údržbu a počet poruch. Synchronní reluktanční motory společnosti ABB (obr. 1) jsou rozměrově úsporné, což výrobcům stro-jů umožňuje navrhovat menší, lehčí a efek-tivnější zařízení. Možnost vysokootáčkové-ho provozu navíc napomáhá omezovat přenos mechanickými prvky, jako jsou převodovky. To v konečném důsledku umožňuje integraci motoru s poháněným zařízením, což je stále častější požadavek.Aby společnost ABB uspokojila poptáv-ku po motoru, který by byl výkonnější, malý, s dlouhou životností a s malými požadavky na údržbu a který by byl také výborně uzpůso-ben pro napájení ze střídačů (VSD), radikálně přehodnotila všechny technologické varian-ty. Rozběh otáčkově řízeného motoru se zcela liší od spuštění motoru s přímým připojením na síť. Tyto a další změny hraničních podmí-nek daly vzniknout potenciálním možnostem, jak zjednodušit návrh a zvýšit účinnost mo-toru. Jedním ze známých přístupů je použití synchronních motorů (SM). Synchronní mo-tory s čtyřpólovým rotorem mají při 50 Hz synchronní otáčky 1 500 min–1. Srovnatel-ný indukční motor (IM) má skluzové ztráty a otáčky pouze 1 475 min–1, např. u zvolené-ho motoru 30 kW. U moderních indukčních motorů s kotvou nakrátko činí ztráty v roto-ru 20 až 35 % celkových ztrát motoru. Syn-chronní provoz však většinu těchto ztrát od-straňuje (obr. 2).Odstranění tohoto typu ztrát vede ke zlep-šení účinnost o přibližně 0,6 % (u motoru 220 kW) až 9 % (3 kW), stejně jako k 20% až 40% zvýšení momentu ve stejné teplotní třídě izolace a při užití stejné kostry.Popisované synchronní reluktanční mo-tory pracují na principu rozdílné magnetické vodivosti ve dvou na sobě kolmých osách. Často jsou označovány jako synchronní re-luktanční motory (Syn-RM). Syn-RM roto-ry nemají ani vodivou kotvu nakrátko, jak je tomu u indukčních motorů, ani permanentní magnety, ani budicí vinutí.Synchronní reluktanční motorMagnetická reluktance je magnetický ekvivalent odporu v elektrických obvodech. Rotor má jednu osu s nejmenším možným magnetickým odporem (d) a kolmou osu (q) s velkou magnetickou reluktancí nebo dobrou magnetickou „izolací“. Točivý moment vzni-ká tím, že se rotor snaží srovnat směr magne-tického pole s polem statoru.Synchronní reluktanční motor byl vyna-lezen již v roce 1923. Přesto však nebyl ten-to typ motoru v průmyslu příliš používán, a to zejména pro malou schopnost přímého spuštění. Nyní, s použitím pohonů s proměn-nou rychlostí, byla tato překážka odstraněna.V roce 1982 byly objeveny permanentní magnetické materiály na bázi NdFeB. Díky tomu byly zkonstruovány nové motory s per-manentními magnety. Tyto konstrukce byly upraveny pro servomotory a nyní se používají v mnoha speciálních průmyslových technolo-giích, jako jsou nízkootáčkové bezstupňové motory [1]. Mnohem méně pozornosti však bylo věnováno nenáročným Syn-RM.Ne všechny starší konstrukce synchron-ních reluktančních motorů byly úspěšné v do-sažení točivého momentu nebo efektivnosti lepších než u indukčních motorů, přestože to bylo podle výpočtů očekáváno. Těmito sku-tečnostmi experti a akademici obhajovali, Otáčkově řízené synchronní reluktanční motory přinášejí do průmyslového využití větší účinnost a spolehlivostFrantišek Bernat, ABB s. r. o., upraveno z článku autorů: Heinz Lendenmann, Reza R. Moghaddam, Ari Tammi, Larsk-Erik ThandObr. 1. Synchronní reluktanční motor se sejmutým štítemObr. 2. Porovnání ztrát mezi indukčním a reluktančním motoremvysoce výkonný SynRM motortradiční indukční motor100 %ztráty rotoruostatní ztrátyztráty statoru80 – 90 %ostatní ztrátyztráty statoruztráty