Synchronní reluktanční motory (SynRM): technologie IE4 bez permanentních magnetů
Synchronní reluktanční motory (SynRM – Synchronous Reluctance Motor) zažívají v posledním desetiletí výrazný rozmach, zejména díky politice výrobců jako ABB a Siemens, kteří je prosazují jako alternativu k asynchronním motorům třídy IE3/IE4. Co za touto technologií stojí a kdy je skutečně výhodná?
Princip funkce: reluktanční síla
Na rozdíl od asynchronního motoru nemá rotor SynRM žádné vinutí ani permanentní magnety – je tvořen laminovanými ocelovými segmenty s přesně tvarovanými vzdušnými kanály. Stator je shodný s asynchronním motorem. Rotor se otáčí synchronně s točivým magnetickým polem statoru proto, že magnetická permeabilita (vodivost magnetického toku) je různá v různých směrech rotoru – rotor se nastaví do polohy, kde je magnetický obvod nejméně odporný (minimální reluktance). Tato reluktanční síla pohání motor bez jakéhokoli odporu v rotoru.
Klíčové rozdíly oproti asynchronnímu motoru
Žádné rotorové ztráty: Asynchronní motor má v rotoru proudy, a tedy tepelné ztráty (10–30 % celkových ztrát). SynRM rotor nepřenáší proud, takže tyto ztráty jsou prakticky nulové. Výsledkem je vyšší účinnost a výrazně nižší teplota rotoru (+30–50 °C u asynchronního, +5–10 °C u SynRM nad okolní teplotou).
Nutnost frekvenčního měniče: SynRM nelze provozovat přímým záběrem na síti. Synchronní motor startovaný ze sítě DOL by se roztočil chaotem. Frekvenční měnič je nezbytností.
Nízký účiník (cos φ): SynRM má inherentně nízký účiník 0,7–0,8 oproti 0,85–0,90 u asynchronního motoru. To znamená vyšší jalový proud a nutnost dimenzovat měnič na vyšší zdánlivý výkon. Výrobci to kompenzují dimenzováním soupravy motor+měnič tak, aby celková cena byla srovnatelná s asynchronním IE4.
Porovnání se synchronním motorem s PM (PMSM)
PMSM motory (s permanentními magnety) dosahují tříd IE4–IE5 a mají lepší účiník než SynRM. Jejich nevýhodou jsou permanentní magnety z vzácných zemin (neodym, dysprosium) – strategicky citlivé materiály s kolísající cenou a dostupností. SynRM tuto závislost eliminuje. Pro průmyslové aplikace, kde není klíčová maximální kompaktnost, je SynRM s frekvenčním měničem konkurenceschopnou alternativou bez geopolitického rizika.
Typické aplikace SynRM
SynRM je ideální pro aplikace s proměnlivou zátěží a dlouhými provozními dobami: čerpadla, ventilátory, kompresory, míchadla, dopravníkové systémy. V kombinaci s vektorovým řízením měniče poskytuje vynikající dynamiku momentu vhodnou i pro náročnější aplikace. Naopak pro aplikace s velmi nízkými otáčkami nebo požadavkem na vysoký záběrový moment je PMSM nebo servo lepší volbou.
Praktický závěr
Pokud plánujete novou instalaci motoru 7,5–200 kW s frekvenčním měničem a provozem nad 4 000 h/rok, je SynRM souprava vážným kandidátem. Oproti asynchronnímu IE3 s měničem dosahuje nižší celkové provozní náklady díky účinnosti IE4. Oproti PMSM eliminuje rizika spojená s magnety. Investiční náklady na soupravy SynRM+měnič jsou dnes srovnatelné s asynchronní IE3+měnič od prémiových výrobců.