Einkaufsführer Getriebemotoren

Beim Einkauf von Getriebemotoren kommt es darauf an, die optimale Kombination aus Getriebeart und energieeffizientem Motortyp zu finden. Es gibt Millionen von Antriebskombinationen, welche die Anforderungen aller Energieeffizienzklassen und aus denen der passende Motor ausgewählt werden muss.

Im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts wurde immer deutlicher, dass das Thema Energieeffizienz auch im neuen Jahrtausend wichtig bleiben wird. Der optimale Energieeinsatz – und damit mittelbar die Kosten für Energie – ist eine Aufgabe, die nur die Hersteller lösen können. Ausrüster und damit Produzent der Anlagen und Maschinen hatten zunächst kein Interesse, mehr Geld für Energie schonende Produkte auszugeben, da unmittelbare Vorteile fehlten. Aus Sicht der Stromerzeuger war es immer eine Herausforderung, die Stromverteilung vom Erzeugungsort zum Verbraucher mit minimalen Aufwand und Kosten durchzuführen. Daher ist nicht gebrauchter Strom der beste, weil er erst gar nicht übertragen werden muss. Im politischen Umfeld wurden die globalen klimatischen Auswirkungen des Energieeinsatzes mehr und mehr zu einen Ziel nationaler und internationaler Vorschriften und gesetzlicher Vorgaben.

Weil etwa 70 % des industriellen Stromverbrauchs durch elektrische Antriebe generiert werden, bringt Optimieren hiermit die größten Vorteile. Die einzelnen Schätzungen darüber, was hier gespart werden könnte, schwanken je nach Quelle. Aber gemeinsam ist, dass hier Strom im Bereich von Terawatt, Energiekosten im einstelligen Milliardenbereich und CO₂-Emissionen in der Größenordnung von Millionen Tonnen gespart werden können. 2009 wurde eine neue weltweit geltende Normierung für die Effizienzklassen (EN 60034-30:2009) eingeführt. Für Niederspannungs-Drehstrom-Asynchronmotoren im Leistungsbereich von 0,75 kW bis 375 kW gelten hier:

• IE1 = Standard-Wirkungsgrad (Wirkungsgrad im Betrieb >75 %, Vertrieb seit Juni 2011 nur noch eingeschränkt gestattet)
• IE2 = Hoher Wirkungsgrad (Wirkungsgrad im Betrieb >80 %)
• IE3 = Premium-Wirkungsgrad (Wirkungsgrad im Betrieb >83,5 %)
• IE4 = Super Premium (Wirkungsgrad im Betrieb > 87 % realisiert)

Leider gelten nicht in allen Ländern die gleichen Vorgaben. Wo ein Staat mit IE1 zufrieden ist, verlangt der Nachbarstaat IE2 oder vielleicht auch schon IE3. Das ist eine Herausforderung für die Hersteller solcher Motoren. Die Antwort von SEW-Eurodrive darauf ist ein Weltmotor. Anstelle vieler verschiedener Motorvarianten reicht nun eine einzige Variante aus. Damit reduzieren sich auf einfachem Wege die Kosten, der Käufer der Anlage und Maschine erhält den Energiesparvorteil in der Nutzungsphase.

Energieeffizienz als Kaufargument

Möglichkeiten, die Antriebsmotoren sparsamer zu gestalten, gibt es mehrere. Eine Möglichkeit besteht darin, durch optimierte Wickeltechnik und passenden Leiterquerschnitt die Verluste in den Wicklungen von Stator und Rotor zu verbessern. Allerdings sollte bei der energetischen Optimierung der Blick auch auf das Gesamtsystem gerichtet werden, also Umrichter, Motor und Getriebe. Außerdem ist für die Energieeffizienz eines Antriebs auch eine passende Wartung nötig, weil mechanische Verluste und Lagerschäden die Ursache für höheren Stromverbrauch sein können.

Die Effizienz eines industriellen Antriebs ist gegeben durch die, für den jeweiligen Einsatz, optimale Kombination aus Motor und Getriebe. Dabei ist ein reines Schneckengetriebe hinsichtlich des Wirkungsgrades das schlechteste Getriebe: es erzielt einen Wirkungsgrad zwischen 30 % und 60 %. Ein Stirnradgetriebe erreicht 91 % bis 97 % Wirkungsgrad. Durch Vorschalten einer Stirnradvorstufe bei einem Schneckengetriebe gewinnt das System nochmals gute 25 % Wirkungsgrad. Eine gute zweistufige Kombination ist auch ein Kegelradgetriebe mit eintreibender Stirnradstufe. Kommt eine abtreibende Stirnradstufe dazu, ergibt sich ein dreistufiges Getriebe mit 90 % bis 93 % Wirkungsgrad.

Bild: Getriebemotor an Fließband – SEW Eurodrive GmbH & Co. KG

Aber auch scheinbare Kleinigkeiten dämpfen die Energieeffizienz. Während ein senkrecht angeordnetes Getriebe regelrecht im Öl rühren muss, damit alle Komponenten geschmiert werden, reicht bei einem waagrecht angeordneten ein wesentlicher niedrigerer Ölstand, um alles ausreichend zu schmieren. Außer Öl spart man hier auch Energie wegen fehlender ‚Planschverluste‘. Ein weiterer Punkt aus applikativer Sicht ist, ob man ein selbsthemmendes Getriebe braucht. Ein solches spart dann die Kosten für den Einbau von Bremsen am Motor und den hier generierten Energieverlusten.

Generell ist zu sagen, dass bei den Stufen IE1 bis IE3 der Wirkungsgrad des Motors, durch Einsatz besserer Materialien und besserer Bearbeitung um 2 bis 3 % pro Stufe steigt. Damit steigen aber auch von Stufe zu Stufe die Kosten und Bezugspreise. So erhöhen sich die Kosten von einer IE-Stufe zur nächsten um größenordnungsmäßig 10 bis 20 %. Das wirkt sich auf die Amortisationszeiten aus. Und was sich bei leistungsstarken, mehr oder minder permanent laufenden Motoren durch die Stromeinsparung rechnet, sieht dann bei kleineren episodisch oder periodisch laufenden Motoren ganz anders aus.

Industrielle Motoren haben meist eine Lebenszeit von gut 20 Jahren, bei guter Wartung können es auch leicht 30 Jahre werden. Die effizienten Motoren kommen aber nur übers Neugeschäft in die Firmen. Somit ist zwar die Konzentration auf die Anschaffung energieeffizienter Motoren für die Zukunft wichtig, aber genauso wichtig ist es, alte Motoren entsprechend nachrüsten zu können. So bringt die Integration eines Frequenzumformers, der etwa so viel kostet wie ein Motor gleicher Leistung, 30 bis 40 % Energieersparnis. Damit erreicht man eine deutlich größere Energieersparnis durch den bedarfsgerechten Motorbetrieb, also intelligenten Einsatz. Allerdings funktioniert das nur bei Motoren, die nicht immer unter Volllast bei voller Drehzahl laufen müssen.

 Autoren: Barbara Stumpp, Kathrin Irmer,  Gregor Dietz, Marktmanager bei SEW-Eurodrive

Checkliste für den Einkauf von Getriebmotoren

	konstruktiv geforderte Einbaubefähigung des Gehäuses (Fuß, Flansch oder Drehmomentstütze) und der Abtriebswelle (Vollwelle oder Aufsteckvariante) geforderte Einbaulage der Abtriebswelle Klemmenkastenlage sowie Richtung und Anzahl der Kabeleinführung am Klemmenkasten (oben/unten/rechts/links – je nach Kollision mit Getriebe nicht möglich/zulässig) geforderter Schmierstoff beziehungsweise Ausschluss von Schmierstoffen  (Öl oder Fett; mineralisch, synthetisch oder lebensmittelverträglich) Materialien von Getriebe- und Motorgehäusen sowie Oberflächen- und Korrosionsschutz, Lackierung und Farbton Umgebungsbedingungen: Temperaturbereich, Schwingungsimmission, Einsatzort, Aufstellhöhe, Explosionsschutz Mindestschutzart und -Wärmeklasse des Motors
	mechanisch grundsätzliche Drehmomentrichtung (winklig/koaxial) und Getriebeart (zum Beispiel Stirnrad, Flach, Kegel/Kegelrad, Schnecke/Schneckenrad, Planeten/Planetenrad) Abtriebsdrehmoment und -drehzahl sowie Laststruktur (gleichförmig, ungleichförmig oder stark ungleichförmig) geforderte Spielarmut und Überlastbefähigung Einsatzzeit (ein-, zwei- oder dreischichtig oder Dauerbetrieb)
	elektrisch benötigte Leistung, präferierte Polzahl und geforderte Schaltart (Stern/Dreieck) sowie Einschaltdauer des Motors und Energieeffizienzklasse elektrische Netzspannung und Netzfrequenz, an der der Motor direkt oder über Frequenzumrichter betrieben werden soll geforderte Zusatzausführungen am Motor: Bremse, Bremsenoptionen, Steckverbinder, Geber, Fremdlüfter, Motorschutz, Temperatursensoren
	Service Wie lang sind die üblichen Lieferzeiten? Gibt es eine Beratung für Technik und Energie? Welchen technischen Support leistet der Anbieter?

Drei Fragen an Joachim Hurka, Siempelkamp

Joachim Hurka, Beschaffung/Abtlg. MB, Siempelkamp Maschinen- und Anlahenbau GmbH & Co KG

In welchem Umfang und für welche Produkte kaufen Sie Getriebemotoren ein?
Abhängig von der Anlagengröße und der Ausbaustufe werden in unseren kontinuierlichen Presssenanlagen für die Holzwerkstoffindustrie zwischen 200 und 300 Stück Getriebemotoren verbaut. Bei Sonderanwendungen wie beispielsweise Stahlcordanlagen für die Fördergurtindustrie kommen bis zu 400 Stück Antriebseinheiten zum Einsatz.

Wie gehen Sie bei der Auswahl des Herstellers vor?
Die Auswahl des richtigen Lieferanten ist eine wichtige Aufgabe der Beschaffungspolitik. Wesentliche Kriterien sind der Preis für das Produkt und die Zuverlässigkeit, sowohl in qualitativer als auch terminlicher Hinsicht. Auch die weltweite Präsenz des Herstellers ist für unser Unternehmen bei der Auswahl mit ausschlaggebend.

Welche Forderungen stellen Sie an Energie-Effizienz und Wirkungsgrade?
Energieeffizienz ist für die Zukunft eines der Innovationspotenziale in der elektrischen Antriebstechnik. Die Nutzung energieeffizienter Motoren ist ein wichtiger Faktor  bei der Verminderung des industriellen Stromverbrauchs. Um hierbei den Ansprüchen unserer Kunden gerecht zu werden, setzen wir Hocheffizienzmotoren ( IE2 ) in unseren Anlagen ein.

Einkaufsführer in Zusammenarbeit mit SEW-Eurodrive:

Die SEW-Eurodrive GmbH & Co KG ist ein inhabergeführtes Familienunternehmen. 1931 gegründet, ist die Firma heute einer der internationalen Marktführer im Bereich Antriebstechnik/Antriebsautomatisierung. Mit den Energiesparmotoren des Motorbaukastens DR.. sowie den mechatronischen Antriebslösungen Movigear und DRC-Motor bietet SEW-Eurodrive ein Produktprogramm zur Erfüllung der weltweiten Wirkungsgradvorschriften zur Verfügung. Der Amortisationsrechner hilft beim geplanten Einsatz energieeffizienter Motoren des Baukastensystems DR..: http://sew-eurodrive.de/s_drmotor_amortisation/