Drehstrom-Synchronmotoren

800 bis 35.000 kW

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Drehstrom-Asynchronmotoren mit Kurzschluss- und Schleifringläuferbis 500 kW

Rollgangmotoren bis 160 kW

Explosionsgeschützte Motoren bis 630 kW

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TitelbildDrehstrom-Synchronmotor

Vorwort 5

1. Lieferübersicht 6

1.1 Synchronmotoren mit konstanter Drehzahl und 6

bürstenloser Erregung

1.2 Synchronmotoren mit geregelter Drehzahl 7

2. Typenbezeichnung 8

3. Normen und Vorschriften 9

4. Synchronmotoren für konstante Drehzahl 10

4.1 Spannung und Frequenz 10

4.2 Bemessungsleistung und Erwärmung 10

4.3 Drehrichtung 10

4.4 Überlastbarkeit 10

4.5 Anlauf 11

4.6 Modifikationen 11

5. Umrichtergespeiste, drehzahlvariable 12

Synchronmotoren

6. Konstruktive Beschreibung 13

6.1 Ständer 13

6.2 Läufer 14

6.2.1 Läuferausführung 14

6.2.2 Konstruktionsbeschreibung 14

6.3 Anschlusskästen 15

6.4 Lagerung 16

6.5 Kühlung 18

6.6 Regelung 18

6.6.1 Einbindung in E-Anlage 18

6.6.2 Erregerschrank 19

6.6.3 Funktion Erregersystem 19

6.7 Erregung 20

6.7.1 Konstruktionsbeschreibung der Erregermaschine 21

6.7.2 Anlauf am Umrichter 21

6.7.3 Asynchroner Leichtanlauf 22

6.7.4 Asynchroner Schweranlauf 22

6.7.5 Statische Erregung 23

7. Explosionsgeschützte Motoren 24

8. Universelles VEMoDUR-Isoliersystem 26

9. Prüfungen 28

10. Dokumentation 29

11. Versand, Verpackung und Montage 30

12. Allgemeine Hinweise 31

13. Technische Daten 32

14. Branchenlösungen 34

Inhaltsverzeichnis

54

Alle Motoren sind kundenspezifisch ausgelegt, um die spe-ziellen Anwendungskriterien zu erfüllen.Der Katalog enthält allgemeine technische Erläuterungen. Individuelle Anforderungen müssen gesondert behandelt werden. Die technischen Daten der Grundreihen können zusätzlich bei VEM angefordert werden.Interessenten bitten wir, sich an unseren Werksvertrieb bzw.VEM-Vertriebsniederlassungen und VEM-Vertretungen zuwenden.Bestellungen bedürfen unserer schriftlichen Bestätigung.

Hinweis:Wir sind bestrebt, unsere Erzeugnisse stetig zu verbessern.Ausführungen, technische Daten und Abbildungen könnensich ändern. Sie sind grundsätzlich erst nach schriftlicher Be-stätigung durch das Lieferwerk verbindlich.

VEM gehört zu den führenden europäischen Ausrüstern vonelektrischen Maschinen in der Industrie. Mit unserer ReiheDrehstrom-Hochspannungs-Synchronmaschinen, welche sichvorwiegend in der Chemie- und Petrochemieindustrie, in derStahl- und Walzwerkstechnik, im Schiffbau, in der Zementin-dustrie sowie in der verarbeitenden Industrie im Einsatz be-finden, bieten wir unseren Kunden leistungsstarke Antriebean, die sich weltweit bewährt haben. In ihren unterschiedli-chen Applikationen von Bauformen sowie von Schutz- undKühlarten, sind sie als Antriebe für Kolbenkompressoren,Walzantriebe, Pumpen, Lüfter, Gebläse sowie als Umformer einsetzbar.

Für jeden Anwendungsfall bietet Ihnen VEM die richtige Lö-sung mit kundenspezifischen und anwendungsorientiertenMaschinen. Sie zeichnen sich durch Zuverlässigkeit, Wartungs-freundlichkeit, modulare Bauweise, hohe Ausnutzung und ge-ringe Geräuschemissionen aus. Ein solides Konstruktionskon-zept gewährleistet eine hohe Anpassungsfähigkeit, um auf in-dividuelle Kundenwünsche eingehen zu können.

Umfassendes Know-how im Werk und die ständige Weiterent-wicklung in Zusammenarbeit mit Instituten und Hochschulengarantieren kundenspezifische Lösungen in hoher Qualität.

Die besonderen Hauptmerkmale sind:• hohe Wicklungslebensdauer und hohe zulässige Schalt-

häufigkeit durch die Anwendung des universellen VEMoDUR-Isoliersystems, für das jahrzehntelange Be-triebserfahrungen vorliegen

• Auslegung der Motoren mit 20% thermischer Reserve(Wärmeklasse F / Ausnutzung B)

• splittersichere Auslegung der Klemmenkästen• gute Aufstellungsbedingungen durch günstiges Masse-

Leistungs-Verhältnis• kostengünstige, einfache Reservehaltung durch Auslegung

der Motoren nach dem Baukastensystem• minimaler Wartungsaufwand, insbesondere bei Ausführung

mit bürstenloser Erregung• hohe Ausnutzung durch elektromagnetische Optimierung• Lieferung der Erregereinrichtungen für bürstenlose und

Schleifringmaschinen mit automatischer Synchronisationund einem Asynchronlaufschutz

Vorwort

76

1. Lieferübersicht

1.1 Synchronmotoren mit konstanter Drehzahl und bürstenloser Erregung 1.2 Synchronmotoren mit geregelter Drehzahl

Lei

stu

ng

in

kW

Lei

stu

ng

in

kW

Spannung: 6 kVFrequenz: 50 Hz

cos ϕ = 0,9 üWärmeklasse: F / Ausnutzung B

Spannung: 10 kVFrequenz: 50 Hz

cos ϕ = 0,9 üWärmeklasse: F / Ausnutzung B

Höhere Polzahlen auf Anfrage.

20.000

18.000

16.000

14.000

12.500

10.000

8.000

6.000

4.000

2.000

1.000

800

600

560

500

400

1.500 1.000 750 600 500

4 6 8 10 12

35.500

30.000

25.000

22.500

20.000

18.000

14.000

11.200

9.000

5.000

1.120

800

710

560

1.500 1.000 750 600 500

4 6 8 10 12

Drehzahl (min-1)

Polzahl

Drehzahl (min-1)

Polzahl

• Wärmeklasse F/Ausnutzung B • xd“ = 11 - 16%• Bemessungsspannung < 6 kV • bürstenlose/bürstenbehaftete Erregung• Luft-Wasser-Wärmetauscher mit Fremdlüfter

Zuordnung: Leistung, Drehzahl, Achshöhe

1.120

1.000

900

800

710

630

Achshöhe/mm

n/min-1

3

2

104

9

8

7

6

5

4

3

103

98

7

6

5

4

3

2

102 2 3 4 5 6 7 8 9 103 2

P/k

W

9

Stelle 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 StromartE = Einphasen - WechselstromD = Dreiphasen - WechselstromM= Mehrphasen - Wechselstrom

2 MaschinenartA Wechselstrom - Asynchron - GeneratorK Wechselstrom - Asynchron - KäfigläufermotorB Wechselstrom - Asynchron - Schleifringläufermotor mit BAVS Wechselstrom - Asynchron - Schleifringläufermotor ohne BAVG Wechselstrom - Synchron - Generator mit SchleifringenR Wechselstrom - Synchron - Generator ohne SchleifringeM Wechselstrom - Synchron - Motor mit SchleifringenT Wechselstrom - Synchron - Motor ohne SchleifringeC Wechselstrom - KommutatormotorU Wechselstrom - Eingehäuse-Umformer

3 Kühlungsart, SchutzartE Durchzugskühlung / Eigenkühlung ohne Aufbauten (IP00; IP10; IP20; IP21; IP22; IP23)A Durchzugskühlung / Eigenkühlung mit Aufbauten (IP23; IP24)F Durchzugskühlung / Eigenkühlung Rohranschluss mit Innenlüfter (IP44; IP54; IP55)L Durchzugslüftung / Fremdkühlung zusätzliches Belüftungsaggregat oder Rohranschluss

(IP00; IP10; IP20; IP21; IP22; IP23; IP24)B Durchzugslüftung / Fremdkühlung Rohranschluss (IP44; IP54; IP55)R Umlaufkühlung / Eigenkühlung mit Luft-Luft-Kühler (IP44; IP54; IP55)K Umlaufkühlung / Eigenkühlung mit Luft-Wasser-Kühler (IP44; IP54; IP55)S Umlaufkühlung / Fremdkühlung mit Luft-Luft-Kühler mit zusätzlichem Belüftungsaggregat (IP44; IP54; IP55)M Umlaufkühlung / Fremdkühlung mit Luft-Wasser-Kühler mit zusätzlichem Belüftungsaggregat (IP44; IP54; IP55)N Umlaufkühlung / Eigen- oder Fremdkühlung mit Gas als Kühlmittel (außer Luft); alle SchutzgradeO Oberflächenkühlung / Eigenkühlung mit Kühllöchern (IP44; IP54; IP55)C Oberflächenkühlung / Eigenkühlung mit Kühlrippen (IP44; IP54; IP55)P Oberflächenkühlung / Selbstkühlung ohne Lüfter (IP44; IP54; IP55)W Oberflächenkühlung / Fremdkühlung mit Wassermantel (IP54)V Oberflächenkühlung / Fremdkühlung mit zusätzlichem Belüftungsaggregat (IP54)

4 und 5 Ausführungsart (verschlüsselt)Lagerung, abweichende Spannung und Frequenz, Ex-Schutz, Bauform, Schweranlauf u.a.m.

6 und 7 Achshöhe (verschlüsselt)

8 und 9 Blechpaketlänge (verschlüsselt)

10 und 11 Polzahl/Drehzahl

12 bis 14 Zusatzbuchstabe für Überarbeitungsstufe und SonderbedingungenKennbuchstaben für spezielle Wicklungsausführungen

8

2. Typenbezeichung

Die Typenbezeichnungen des Sachsenwerkessetzen sich aus Buchstaben und Ziffern zusammen.

Buchstaben Stelle 1-5Ziffern Stelle 6-9Ziffern/Buchstaben Stelle 10-14 (variabel, je nach Maschinenart)

D M M V X 2 1 0 6 4 8 W D

Die Motoren entsprechen den geltenden DIN-Normen undden DIN VDE-Vorschriften. Für die Grundausführungen sinddas insbesondere die DIN EN 60034 (VDE 0530) bzw. IEC 60034 mit ihren Teilen:

Teil 1 Bemessung und BetriebsverhaltenDIN EN 60034-1 (VDE 0530-1) - IEC 60034-1

Teil 2 Verfahren zur Bestimmung der Verluste des Wirkungsgrades ...DIN EN 60034-2 (VDE 0530-2) - IEC 60034-2

Teil 4 Verfahren zur Ermittlung der Kenngrößen von Synchronmaschinen durch MessungenDIN EN 60034-4 (VDE 0530-4) - IEC 60034-4

Teil 5 Einteilung der SchutzartenDIN EN 60034-5 (VDE 0530-5) - IEC 60034-5

Teil 6 Einteilung der KühlverfahrenDIN EN 60034-6 (VDE 0530-6) - IEC 60034-6

Teil 7 Klassifizierung der BauformenDIN EN 60034-7 (VDE 0530-7) - IEC 60034-7

Teil 8 Anschlussbezeichnungen und DrehsinnDIN EN 60034-8 (VDE 0530-8) - IEC 60034-8

Teil 9 GeräuschgrenzwerteDIN EN 60034-9 (VDE 0530-9) - IEC 60034-9

Teil 14 Mechanische Schwingungen...DIN EN 60034-14 (VDE 0530-14) - IEC 60034-14

Teil 15 Bemessungsstoßspannungen...DIN EN 60034-15 (VDE 0530-15) - IEC 60034-15

Teil 16 Erregersysteme für SynchronmaschinenDIN EN 60034-16... (VDE 0530-16) - IEC 60034-16

Teil 18 Funktionelle Bewertung von Isoliersystemen...DIN EN 60034-18... (VDE 0530-18-...) - IEC 60034-18-... mehrere Teile

sowieDIN ISO 10816-... Bewertung der Schwingungen von - ISO 10816... Maschinen durch Messungen an nicht-

rotierenden Teilen... (mehrere Teile)DIN ISO 8821 Mechanische Schwingungen, Vereinba-- ISO 8821 rung über die Passfeder-Art beim Aus-

wuchten von Wellen und VerbundteilenDIN ISO 1940-... Anforderungen an die Auswuchtgüte - ISO 1940... starrer Rotoren... (mehrere Teile)DIN ISO 7919-... Messung und Bewertung von Wellen-- ISO 7919 schwingungen

Bei explosionsgeschützten Maschinen werden die grund-legenden Sicherheitsanforderungen durch normgerechte Ausführung gewährleistet:

DIN EN 50014 (VDE 0170/0171 Teil 1), DIN EN 60079-0 - IEC60079-0DIN EN 50016 (VDE 0170/0171 Teil 3), DIN EN 60079-2 - IEC60079-2DIN EN 50019 (VDE 0170/0171 Teil 6), DIN EN 60079-7 - IEC60079-7DIN EN 50021 (VDE 0170/0171 Teil 16), DIN EN 60079-15 -IEC 60079-15

Auf Anfrage ist die Lieferung nach anderen Standards, z.B.die in Abstimmung befindlichen IEC-Normen sowie nach spe-ziellen Vorschriften der Industrie, wie ZLM (Zusätzliche Liefer-vereinbarungen für Hochspannungs-Elektromotoren in Kraft-werken) oder der Shell-Spezifikation, möglich.

3. Normen und Vorschriften

4.1 Spannung und FrequenzIn der Grundausführung sind die Motoren für die Bemessungs-

spannung 6 kV und die Bemessungsfrequenz 50 Hz und dem

Leistungsfaktor cos ϕ = (0,9 übererregt) dimensioniert.

Spannungs- und Frequenzschwankungen während des Be-

triebes sind in Übereinstimmung mit den Festlegungen in der

DW EN 60034-1 (VDE 0530 Teil 1) - IEC 60034-1, möglich.

Motoren für Spannungsbereiche < 3,3 kV weisen höhere,

Motoren für Spannungsbereiche > 6,6 kV geringere Bemes-

sungsleistungen bei gleichen Baumodellen auf.

4.2 Bemessungsleistung und ErwärmungDie in der Lieferübersicht angegebenen Bemessungsleistun-

gen gelten für Dauerbetrieb (S1) bei Bemessungsfrequenz,

Bemessungsspannung, Aufstellungshöhe < 1.000 m über NN

und einer Kühlluft-Eintrittstemperatur von max. 40°C oder

Kühlwasser-Eintrittstemperatur von 27°C. Die maximalen Wick-

lungstemperaturen entsprechen der Wärmeklasse B nach

DIN IEC 60085 (VDE 0301 Teil 1) IEC 60085, gemessen nach

dem Widerstandsverfahren.

Ma/Mn = f(n/nN)

Schematische Verläufe des Anlaufmomentes in Abhängigkeitder Polausführung

Motoren mit einer Grenzerwärmung nach der WärmeklasseF sind lieferbar.

4.3 DrehrichtungGrundsätzlich dürfen die Synchronmotoren nur in der verein-barten Drehrichtung betrieben werden. Sind zwei Drehrich-tungen erforderlich, können Speziallüfter eingesetzt werden.Lüfter für zwei Drehrichtungen bewirken höhere Reibungsver-luste und somit einen schlechteren Wirkungsgrad.

4.4 ÜberlastbarkeitDas synchrone Kippmoment beträgt bei Schenkel- bzw. Voll-polmotoren das 1,5- bzw. 1,35fache des Bemessungsdreh-momentes.In Abhängigkeit der Antriebsaufgabe können diese Werte an-gepasst werden.

4.5 Anlauf Die Motoren sind für direkten Anlauf ausgelegt. Ein reduzier-ter Anlaufstrom ist prinzipiell realisierbar durch:• Herabsetzen der Ständerspannung mit Spartransformator

oder Drosselspule• Frequenzanlauf

In jedem Fall sind zur Beurteilung der Anlaufverhältnisse dieParameter der Arbeitsmaschine anzugeben, wie:• Gegenmomentlinie (Leerlauf bis Bemessungsdrehmoment)• Massenträgheitsmoment• maximal zulässiger Spannungseinbruch im Netz während

der Anlaufphase• Anzahl der Anläufe unmittelbar hintereinander

4.6 Modifikationen• Bemessungsspannung bis 13,8 kV• 60 Hz oder eine andere Bemessungsfrequenz• Leistungsfaktorregelung• Groß- und Sondermotoren bis zu Bemessungsdrehmo-

menten von 2.000 kNm• Luft-Luft-Wärmetauscher• Anlauf mit zusätzlichem Widerstand im Läuferkreis für

schwierige Hochläufe• Explosionsgeschützte Ausführung

4. Synchronmotoren für konstante Drehzahl

1110

Polausführung Gegenmoment

massivgeblecht mit Anlaufkäfig

LüfterKolbenverdichter

1312

Drehzahlregelbare Synchronmotoren finden vielfältige Anwen-

dung in der Industrie. Besonders in Walzwerken, auf Schiffen

und in der chemischen Industrie haben sich Synchronmoto-

ren mit Bemessungsleistungen größer 1 MW gegenüber Gleich-

stromantrieben durchgesetzt.

Die Vorteile der Synchronmaschinen sind begründet durch:

• Realisierung großer Leistungen und Drehzahlen mit dem

Motor

• robuste, den Antriebsaufgaben angepasste Konstruktion

• wartungsarmer Betrieb

• hoher Wirkungsgrad

• Drehzahlstellung mit großem Feldschwächebereich nutzbar

• Übernahme der Kommutierungsblindleistung (lastgeführter

Wechselrichter) möglich

AuslegungskonzeptionIm Unterschied zur konventionellen Synchronmaschine finden

bei der Auslegung umrichtergespeister Maschinen folgende

Gesichtspunkte Berücksichtigung:

• Dimensionierung der Statorwicklungsisolierung für Betrieb

am Direkt- oder Zwischenkreisumrichter und die jeweilige

Bemessungsspannung

6.1 Ständer

Das Ständergehäuse ist eine Schweißkonstruktion aus Stirn-

und Zwischenwänden mit Stützrippen, Balken und Mantel-

blechen. Mit Fußplatten steht es auf dem Fundament.

Das Blechpaket ist aus isolierten Dynamoblechronden oder

überlappt geschichteten Dynamoblechsegmenten zusam-

mengesetzt sowie über Endplatten mit Pressbolzen und auf-

geschweißten Leisten axial verspannt. Bei Maschinen bis zu

einem Durchmesser von 4.000 mm wird das Blechpaket mit

Ganzformspulen bewickelt, komplett nach dem VPI-Verfahren

imprägniert und in das Ständergehäuse eingeschrumpft.

Bei größeren Maschinen sind die isolierten Dynamoblechseg-

mente überlappt in das Gehäuse auf Führungsleisten geschich-

tet, verspannt und anschließend mit vakuumdruckimprägnier-

ten Roebelstäben oder nach dem Resin-Rich-Verfahren vor-

gefertigten Formspulen bewickelt.

Die Drehstromständerwicklung liegt in den offenen Nuten des

Blechpaketes. Je nach Bemessungsleistung ist sie als Zwei-

schicht-Ganzformspulen- oder Zweischicht-Roebelstabwick-

lung ausgeführt.

Bei der Ganzformspulenwicklung besteht das Leitermaterial

aus Kupfer-Flachdraht, isoliert mit Folienglimmer. Für die im

Nutteil verdrillten Leiter der Roebelstabwicklung sind lack-

glasseide-isolierte Flachkupferdrähte eingesetzt und als Lei-

terbündel mit Glimmer-Prepreg verfestigt.Die Hauptisolierung der Spulen bzw. Stäbe besteht aus Glim-mer-Glasgewebe-Bändern. Zur Vermeidung von Koronaentla-dungen ist im Nutteil ein niederohmiger und am Nutausgangein hochohmiger Glimmschutzbelag aufgebracht.Die komplett isolierten Leiterpakete sind in den Nuten mittelsNutverschlüssen festgesetzt.Die Wickelköpfe sind gegen die bei Schalthandlungen auftre-tenden mechanischen Beanspruchungen durch Bandagen,Distanzstücke und Halteringe sicher abgestützt.Die Schaltverbindungen werden bei der Ganzformspulenwick-lung hartgelötet, bei Roebelstabwicklungen erfolgen die Stab-verbindungen durch WIG-Schutzgasschweißung.

• dynamische und quasistationäre Überlastdrehmomente bei Walzwerksmotoren

• Anpassung der elektromagnetischen Parameter an die speziellen Anforderungen drehzahlgeregelter Antriebe

• zusätzliche Isolierung der D-seitigen Lagerung und Wellen-erdungsbürste in Abhängigkeit vom eingesetzten Umrich-tertyp

In Abhängigkeit der Systemkomponenten und antriebsspezifi-schen Anforderungen können die Motoren in Voll- oderSchenkelpolausführung sowie bürstenlos oder bürstenbehaf-tet realisiert werden.

Der Betrieb der Motoren an Frequenzumrichtern hat unter an-derem einen höheren Geräuschpegel als bei sinusförmigenNetzgrößen zur Folge. Bei Umrichtern ist die Erhöhung desSchalldruckpegels abhängig von:• Umrichtertyp• Pulsfrequenz• Pulsmuster• Ausgangsfilter

Bei umrichtergespeisten Maschinen ist es erforderlich, dieUmrichterausführung in der Anfrage bekanntzugeben.

5. Umrichtergespeiste, drehzahlvariable Synchronmotoren 6. Konstruktive Beschreibung

Synchronmotor für Frequenzumrichter, WalzwerkantriebTyp DMMYZ 8044-6Y

Ständer für Walzwerkantrieb, Typ DMMYZ 2246-6Y

6.2.2 KonstruktionsbeschreibungDie Läufer können als Vollpol- oder Schenkelpolläufer ausge-führt werden.

VollpolläuferAuf eine geschmiedete Welle wird das Blechpaket, welchesaus isolierten Dynamoblechronden gesetzt wurde, aufge-schrumpft. Das Blechpaket wird axial mit isolierten Pressbol-zen verspannt. Bei großen Synchronmotoren kommen Stegwellen zum Ein-satz, auf welche Läuferblechsegmente gesetzt und verkeiltwerden.In den Nuten des Blechpaketes ist die Erregerwicklung ein-gelegt und mit Nutverschlüssen festgesetzt. Für die Erreger-wicklung kommen Lack-Glasseideisolierte Profildrähte zumEinsatz. Der Läufer wird komplett nach dem VPI-Verfahrengetränkt.Gleichmäßig am Außenumfang des Läuferblechpaketes ver-teilt, befinden sich Nuten, welche die Anlaufstäbe aufneh-men. Die Anlaufstäbe sind an den Enden mit Kurzschluss-scheiben hartverlötet und bilden für den direkten Anlauf gleich-zeitig den Kurzschlusskäfig. Für Anläufe mit relativ hohen Massenträgheitsmomenten bzw.mit hohen Gegenmomenten kommen speziell ausgeführteHochstabanlaufkäfige zum Einsatz.Bei besonderen Betriebsbeanspruchungen, z.B. Walzwerkan-trieben, werden Sonderausführungen zur Stabilisierung derLäuferwicklung realisiert.

1514

KabelanschlusskastenDer Kabelanschlussskasten befindet sich an der Seitenwand

des Ständergehäuses.

Der Kasten wird als zweiteilige Schweißkonstruktion ausge-

führt. Das Unterteil ist an eine Platte des Gehäuses geschraubt.

Im Unterteil befindet sich zur Druckentlastung bei Kurzschluss

eine Sollbruchstelle. Bohrungen im Unterteil nehmen kurz-

schlussfeste Gießharzisolatoren auf, in welchen sich verdreh-

sicher Durchführungsbolzen befinden.

Diese sind mit den Kabelausleitungen der Ständerwicklung

verlötet. Der netzseitige Anschluss erfolgt durch Kabelschuhe,

welche an die Durchführungsbolzen angeschraubt werden.

Die Kabelausleitung erfolgt nach unten, bei Einleiterkabeln

mit Kabelverschraubungen, bei Dreileiterkabeln mit einer spe-

ziellen Baugruppe, welche ausschneidbare Dichtringe und

einen Druckring zur Zugentlastung beinhaltet.

SternpunktkastenDer Sternpunkt kann in einem zweiten Kasten gegenüber dem

Kabelanschlusskasten angebracht werden. Auf Kundenwunsch

können Stromwandler (nicht für EEx e) eingebaut werden.

HilfsklemmenkästenWeitere Klemmenkästen zum Anschluss von Erregung, Über-

wachungseinrichtungen, Stillstandsheizung usw. sind am

Ständer angebracht. Diese bestehen aus einer korrosions-

armen Aluminiumgusslegierung. Die Kabelausleitung erfolgt

über Kabelverschraubungen.

Schenkelpolläufer mit lamellierten PolenEin gegossener Läuferkörper wird auf eine Schmiedewelle

aufgezogen oder an eine Schmiedewelle angeflanscht.

Die Pole werden aus Blechen geschichtet, mit Endplatten ge-

presst und mit Bolzen verschraubt. Die Pole werden direkt

mit isolierten Kupferflachdraht bewickelt und VPI-getränkt

oder es werden isolierte Polspulen, welche aus hochkant ge-

wickeltem Flachkupfer bestehen, auf die Polkerne isoliert auf-

gesetzt und zur besseren Wärmeabgabe und mechenanischen

Stabilität mit Harz vergossen. Zusätzlich befinden sich in den

Poldächern Nuten, welche die Anlaufstäbe aufnehmen.

An den Läuferkörpern werden die kompletten Pole geschraubt

oder bei hohen Umfangskräften in Hammerkopfnuten mit Kei-

len befestigt. Die Enden der Anlaufstäbe werden mit Segmen-

ten kurzgeschlossen.

Schenkelpolläufer in MassivpolausführungDie Welle mit den Polkernen besteht aus einem allseitig bear-beiteten Schmiedestück. Auf die Polkerne werden Polspulen,welche aus hochkant gewickeltem Flachkupfer bestehen, iso-liert aufgesetzt. Diese werden zur besseren Wärmeabgabeund mechanischen Stabilität mit Harz vergossen. Auf die Pol-kerne werden geschmiedete Poldächer aufgeschraubt.

6.3 AnschlusskästenAlle Anschlusskästen werden in der Grundausführung in

Schutzart IP55 ausgeführt.

6.2 Läufer6.2.1 LäuferausführungDie Art der Läufer- bzw. Polausführung ist von der Maschi-nengröße, der Drehzahl, der Polzahl und den Antriebsaufga-ben abhängig. Die üblichen Varianten sind:

VollpolausführungMit Vollpolläufern lassen sich Motoren mit hohen Drehzahlenund relativ kleinem Massenträgheitsmoment realisieren.

Lamellierte SchenkelpoleLamellierte Schenkelpole mit Dämpferwicklung werdenhauptsächlich für höherpolige Motoren mittlerer und großerLeistung eingesetzt.

MassivpolausführungDie Massivpolausführung findet vorwiegend bei großen Mo-toren mit hoher Drehzahl Anwendung. Diese Ausführung istmechanisch robust und ermöglicht aufgrund der großen Wär-mekapazität des Poldaches den asynchronen Anlauf mit rela-tiv großen Fremdmassenträgheitsmomenten.

Vollpolläufer für Walzwerkantrieb, Typ DMMYZ 8027-8W Schenkelpolläufer, geblecht für Kolbenverdichterantrieb,Typ DTKVY 2523-16WS

Anschlusskasten, herausgeführter Sternpunkt mit Stromwandler für Differenzialschutz

Ständeranschlusskasten

Synchronmotor

Schenkelpolausführung Vollpolausführung(lamelliert)

Massivpole lamellierte Pole

GleitlagerungDie Gleitlager können je nach Bauform der Maschine alsFlanschlager, zentriert am Lagerschild oder als Stehlager,ausgeführt werden.Zum Einsatz kommen Lager mit geteiltem Gehäuse, geteilterLagerschale sowie geteilten Schmier- und Dichtringen. Damitsind Lagerrevisionen sowie Ersatz von Dichtringen ohne De-montage benachbarter Motorbaugruppen oder Kupplungenmöglich.

Der Schutzgrad der Lager in ihrer Grundausführung ist IP44.Höhere Schutzarten (IP54 oder IP55) können durch zusätzli-che Dichtungen erreicht werden. Die Lagerschale des N-seitigen Gleitlagers ist isoliert ausge-führt, um Lagerströme zu vermeiden.

Die Gleitlager werden normal als Loslager ausgeführt, d. h.,der Motorläufer wird über eine axialspielbegrenzte Kupplungvom Traglager der Arbeitsmaschine geführt. Abweichend da-von kann ein Festlager eingesetzt werden, wenn keine Axial-kräfte von der Arbeitsmaschine oder von der Kupplung aufdie Motorwelle eingeleitet werden. Spezielle Lagerschalenwerden eingesetzt, wenn die Aufnahme von Axialkräften er-forderlich ist.

Die Kühlung der Gleitlager erfolgt vorzugsweise durch Wär-

meabgabe über die Lagergehäuseoberfläche. Sollten die Be-

triebsbedingungen dies nicht zulassen, können die Lager

durch Spülöl oder mittels eingebauter Wasserkühler gekühlt

werden. Bei niedrigen Drehzahlen oder großen Läufermassen

wird eine hydrostatische Läuferanhebung eingesetzt.

Die Schmierung erfolgt mit Schmierölen, deren Viskositäts-

klasse durch die Betriebsdaten des Gleitlagers bestimmt wer-

den. Sollen davon abweichende Öle eingesetzt werden, ist

eine Rücksprache mit VEM erforderlich.

Für die Lagerkühlung mittels Spülöl können entsprechende

Ölversorgungsaggregate von VEM angeboten werden.

Die N-seitigen Lagerschalen sind isoliert um Lagerströme zu

vermeiden.

Die Überwachung erfolgt zweckmäßigerweise durch Tempe-

raturmessung mittels Pt100. Eine Ausführung mit Schwingungs-

aufnehmern ist möglich. Für den Anschluss an Spülölanlagen

können Drosselschrauben zur Einstellung der Öldurchfluss-

menge und Durchflussmengenanzeiger bzw. -wächter geliefert

werden.

Alle Wälzlager sind mit lithiumverseiftem Fett, der Konsistenz-klasse 3 geschmiert.Die Lagerbaugruppen sind mit einer automatischen Fett-mengenregelung ausgerüstet. Diese gewährleistet den opti-malen Schmierzustand nach der Nachschmierung.Entsprechend den Angaben in der Motordokumentation müs-sen die Lager rechtzeitig mit der angegebenen Fettmengeund -sorte nachgeschmiert werden, damit die nominelle Le-bensdauer der Lager erreicht werden kann. Dies erfolgt durchFlachschmiernippel M10x1 nach DIN 3404.Die Lagerungen bei kleineren Synchronmotoren sind mit ei-nem Aufnahmeraum für Altfett ausgerüstet, der bei Einhaltungder Nachschmierfristen für die rechnerische Lebensdauerausreicht. Lagerungen für größere Motoren besitzen von außenentleerbare Sammelbehälter für Altfett.

Die Abdichtung der Lagerung zum Motorinneren und nachaußen erfolgt durch Spaltdichtungen. Diese sind wartungsfreiund schützen vor dem Eindringen von Staub und Wasser. DieN-seitigen Lagerköpfe sind zum Motorgehäuse isoliert, umLagerströme zu vermeiden.

Die Überwachung der Wälzlager erfolgt durch Temperatur-messung mittels Pt100. Eine Ausführung zur Überwachung von Schwingungen ist möglich.

6.4 Lagerung

Die Art der eingesetzten Lagerung richtet sich nach den Er-

fordernissen, welche sich aus den mechanischen Belastungen

und der anzutreibenden Arbeitsmaschine ergeben.

Grundsätzlich wird dabei auf größt mögliche Betriebssicher-

heit und maximale Lebensdauer geachtet.

Wälzlagerung

Die Motoren werden mit Wälzlagern nach DIN ausgestattet.

Auf der D-Seite wird ein Rillenkugellager als Führungslager

eingesetzt. Es nimmt die radialen und geringe axiale Lasten

auf. Auf der N-Seite wird ein Zylinderrollenlager als Loslager

eingesetzt.

Bei erhöhten mechanischen Belastungen und hohen Dreh-

zahlen wird das D-seitige Rillenkugellager mit einem Zylinder-

rollenlager verstärkt (Doppellagerung). Bei niedrigen Drehzah-

len wird auf der N-Seite statt des Zylinderrollenlagers ein Ril-

lenkugellager mit axialer Anstellung als Loslager eingesetzt.

Soll der Synchronmotor zusätzliche Axiallasten aufnehmen,

wird eine spezielle Lagerung mit vorgespannten Schrägkugel-

lagern eingesetzt.

Axial- und Radiallasten sind in der Anfrage / Spezifkation be-

kanntzugeben.

16

GleitlagerungWälzlagerung

1716

18

6.5 KühlungDie Kühlung im Inneren der Maschine erfolgt mit Luft. Diesewird über an der Welle befestigte Lüfterräder (Eigenkühlung)oder durch zusätzlich angebaute Lüfter mit Motor (Fremdlüf-ter) axial oder radial durch den Läufer und Ständer gefördert.Dabei nimmt sie die Verlustwärme aus dem Blechpaket undden Wicklungen auf.Die Wahl des Kühlverfahrens erfolgt entsprechend dem Pro-jekt der Gesamtanlage und wird wesentlich durch die not-wendige Schutzart und die zur Verfügung stehenden Medienbestimmt. Die üblichen Kühlverfahren sind:

Offener Kühlkreis (bis Schutzart IP23)Die Kühlluft wird der Umgebung entnommen, kühlt die Ma-schine und wird wieder an die Umgebung abgegeben.Zur Einhaltung des Schutzgrades werden geeignete Jalousienverwendet.

Geschlossener Kühlkreis mit angebautem Wärmetau-scher (ab Schutzart IP44)Die Kühlluft im Inneren des Motors wird in einem geschlos-senen Kreislauf (Primärkreis) bewegt und gibt seine Wärmeüber einen Wärmetauscher an ein Kühlmedium (Sekundär-kreis) ab. Zum Einsatz kommen Luft-Wasser- oder Luft-Luft-Wärmetauscher.Bei Luft-Wasser-Wärmetauschern richtet sich das eingesetzteRohrmaterial nach der Qualität des Kühlwassers. Doppelrohr-ausführungen und Ausführungen mit Leckwassermeldern undStrömungswächtern sind möglich.

Bei Luft-Luft-Wärmetauschern wird die Außenluft durch zu-sätzliche Fremdlüfter durch den Wärmetauscher bewegt.

6.6 Regelung6.6.1 Einbindung in E-AnlageBei direktem Netzbetrieb des Synchronmotors stellt die Erre-gereinheit das regelungstechnische Bindeglied zwischen derE-Anlage und dem Motor dar. Dies gilt für bürstenlose undfür statische Erregersysteme, die eine analoge oder digitaleErregerregelung besitzen. Je nach Motorgröße und nach E-Anlagen-Konfiguration werden von der Erregereinheit mehroder weniger Steuerfunktionen realisiert bzw. bewertet.Durch die Regelung und die Steuerung der Erregung werdenwesentliche Eigenschaften der Synchronmaschine bestimmt,so dass der Funktionsumfang der Erregereinheit sehr unter-schiedlich sein kann je nach den konkreten Anforderungenaus dem Anlagenprojekt.Mittels Erregersteuerfunktionen kann u. a. das Anlaufverhalten,das Synchronisierverhalten, die Stabilität bei nichtstationärenVorgängen und das Wiedersynchronisierverhalten maßgeblichbeeinflusst werden.Durch die Erregersteuerung sind u. a. folgende Funktionenprogrammtechnisch realisierbar:

• Blockierschutz• Anlaufüberwachung• (gezielte) Synchronisierung• Kurbelwinkeleinsteuerung• Schutzauslösung

• Asynchronlaufschutz mit Wiedersynchronisierung• Sollwertverstellung• Reglerstatussteuerung (Auto/Hand...)• Anzeige Warnung, Fehler• Vor-Ort-Steuerung per Operator Panel• Überwachung rotierende Dioden• Reglerüberwachung• Rotorerdschlussüberwachung

Der Signalaustausch zur Anlagensteuerung geschieht digitaldurch gegenseitiges Bereitstellen von potentialfreien Relais-kontakten oder Relaisspulen. Der Austausch analoger Signaleerfolgt über potentialfreie Koppelbausteine mit normiertemStrom- oder Spannungsausgang. Andere Signalaustausch-verfahren, wie z.B. serielle Buskopplung, sind bedarfsgerechtmodifizierbar.

6.6.2 ErregerschrankDie Erregereinheit ist meist als ein Schaltschrank, bei stati-schen Einrichtungen als mehrere Schaltschränke, ausgeführt.Bei einfachen Geräten für kleine Leistungen können auch an-dere Ausführungen, wie Motoranbau, Wandmontage undMontageplatte, geliefert werden. Die Schrankeigenschaftenwerden dem Einsatzfall entsprechend angepasst.

Der Schaltschrank aus Stahlblech beinhaltet die gesamte Er-regerregelung und -steuerung. Bei Bedarf ermöglicht einSichtfenster in der Fronttür den Blick auf notwendige Messin-strumente und Anzeigen. Auf Wunsch wird in den ansonsten

unten offenen Schrank eine Bodenplatte mit PG-Verschrau-bungen installiert.

Auf der im hinteren Teil untergebrachten Montageplatte befin-den sich Schaltgeräte und ggf. das Leistungsteil.

Regler und Steuerung sind in einem Schwenkrahmen montiert.Bei kleineren Geräten entfällt der Schwenkrahmen. Dabeisind Regler und Steuerung ebenfalls auf der Montageplatteuntergebracht.

6.6.3 Funktion ErregersystemDie Regelung eines Synchronmotors über seine Erregung ge-schieht prinzipiell unter den Gesichtspunkten der Antriebssta-bilität und der E-Anlagen- bzw. Netzspezifik. Beide Gesichts-punkte sind zwar nicht gegensätzlich, jedoch sollte eine aus-gewogene Projektierung der Gesamtanlage zu Grunde liegen.

Meist kommt eine Blindleistungsregelung zur Anwendung, diebei bürstenlosen Systemen mit einer unterlagerten (Hilfs-) Erregerstromregelung arbeitet, wodurch sich günstige Aus-regelzeiten ergeben. Es kann auch die cosϕ-Regelung als ab-gewandelte Form der Blindleistungsregelung zum Einsatzkommen.

Als Istwerte für den Regler können auch Messgrößen, die nurmittelbar mit dem Synchronmotor in Verbindung stehen, ver-wendet werden, wodurch das Verhalten der gesamten Netz-insel beeinflusst wird. Ähnliche Effekte ergeben sich auch

19

Geschlossener Kühlkreislauf (Luft-Wasser)Offener Kühlkreislauf Geschlossener Kühlkreislauf (Luft-Luft)

20

durch variable Sollwertvorgaben, die in einer übergeordnetenRegelung generiert werden.

Eine Reihe von Begrenzungsreglern verhindert vorrangig denStabilitätsverlust des Motors.

Die Polradwinkelbegrenzung basiert auf der Winkelerfassungdurch induktive Geber im Motor.

Zu Revisions- und Handbetriebszwecken sowie zum einfachenBetrieb an einer übergeordneten Regelung dient die Erreger-stromregelung. Dabei wird der interne Sollwert durch die Signale HOCH/TIEF verstellt.

Als Reglereinheit kommen je nach Projektvorgaben mehr oderweniger komplexe, analog oder digital arbeitende Geräte zumEinsatz.

Grundfunktionen:• Blindleistungsregelung• Digitale Sollwerte• Handbetrieb• Erregerstromregelung• Erregerstrombegrenzung• Unter- und Über-Erregungsbegrenzung

mögliche Erweiterungen:

• Fernsollwertverarbeitung

• Fremdistwertverarbeitung

• Polradwinkelbegrenzung

• Statorstrombegrenzung

• Blindleistungsbegrenzung

Weitere gewünschte Funktionen bedürfen einer Rücksprache

mit VEM.

6.7 Erregung

Die Synchronmotoren werden standardmäßig in bürstenloser

Ausführung geliefert.

Alternativ kann die Erregung auch über eine Schleifringanord-

nung angeboten werden.

Die bürstenlose Ausführung ist wartungsfrei und auch dann

verwendbar, wenn der Motor in explosionsgefährdeter Umge-

bung betrieben wird.

Die rotierende bürstenlose Erregereinheit (Erregermaschine,

Gleichrichter, Anlaufthyristor, Schutzbeschaltung und evtl.

Anlaufwiderstand) ist entweder im Maschineninneren oder

auch außerhalb der Maschine angeordnet.

Die Erregermaschine ist je nach erforderlicher Betriebsweisedes Motors als • 3-phasige Außenpol-Erregermaschine mit ständerseitiger

Gleichstromspeisung bzw.• 3-phasige Erregermaschine mit ständerseitiger Drehstrom-

speisungausgeführt.

Der Läufer der Erregermaschine versorgt die Erregerwicklungdes Motors über rotierende Gleichrichtermodule in Drehstrom-brückenschaltung mit Erregerleistung.

6.7.1 Konstruktionsbeschreibung der ErregermaschineDie Erregermaschine ist ein 3-phasiger Drehstrom-Außenpol-Generator, dessen Läufer samt Diodenbrücke mit Schutzbe-schaltung auf einer Nabe montiert ist. Diese Einheit kann ohne großen Montageaufwand des Erregerständers von derWelle gezogen werden.

Der Ständer der Erregermaschine wird vom N-seitigen Lager-schild oder bei großen Maschinen von einem Tragstern ge-halten. Der Ständer besteht aus einem Stahlblechpaket mitausgeprägten Polen. Diese Pole tragen eine Gleichstrom-wicklung. Soll die Synchronmaschine frequenzgesteuert an-laufen, so wird der Erregerständer aus Dynamoblech mit einerDrehstromwicklung ausgeführt.

21

Erregerschrank Schenkelpolläufer mit Erregermaschine Läufer und Diodenbrücke der Erregermaschine

Auf dem Läufer befindet sich, über eine Buchse aufgezogen,

der Läufer der Erregermaschine. Der Läufer besitzt ein Blech-

paket aus isolierten Dynamoblechronden mit einer 3-strängi-

gen Drehstromwicklung. Mit dem Läufer rotiert eine 6-pulsige

Brückenschaltung, welche die im Erregerläufer induzierte

Spannung gleichrichtet. Der Ausgang der Brücke wird mit

Ableitungen zur Erregerwicklung des Läufers geführt.

6.7.2 Anlauf am Umrichter

Die Speisung der Ständerwicklung des Synchronmotors er-

folgt aus dem Netz über einen Umrichter. Dieser besitzt

eine komplexe Steuer- und Regeleinheit, die entsprechend

des aktuellen Motorarbeitspunktes die erforderliche Ausgangs-

spannung des Umrichters steuert.

Daneben wird vom Umrichterkomplex auch der optimale Er-

regerstrom der Erregermaschine meist über einen Drehstrom-

steller bereitgestellt. Die Erregermaschine wirkt bei Anlaufbe-

ginn als Transformator. Mit steigender Drehzahl wird diese

Arbeitsweise vom Generatorbetrieb überlagert.

Zur Speisung der Motorerregerwicklung befindet sich am

Rotorwicklungsausgang der Erregermaschine eine Drehstrom-

diodenbrücke, die zum Abbau transienter Spannungsspitzen

mit einem Varistor bzw. einer RC-Beschaltung gleichstromsei-

tig abgeschlossen ist.

4

Rotorprinzipschaltbild bei asynchronem Leichtanlauf

2322

Bei gegebener Anwendung wird der Umrichter nur zum An-lauf verwendet. Dabei wird der Stromrichter nach erreichtemNetzsynchronlauf überbrückt, so dass der Motor direkt amNetz betrieben wird. Damit wird der Stromrichter nur mit demAnlauf belastet und kann dementsprechend dimensioniertwerden. Die Erregerregelung wird auch bei Netzsynchronbe-trieb vom Stromrichterkomplex bereitgestellt.

6.7.3 Asynchroner LeichtanlaufBei Betrieb ohne Umrichterspeisung und bei relativ geringemWiderstandsmoment kann der bürstenlose Synchronmotorasynchron anlaufen, wenn im Rotorkreis Vorsorge für den An-laufwechselstrom in der Erregerwicklung getroffen ist.Die positive Halbwelle des Anlaufwechselstroms fließt durchdie ohnehin vorhandene Gleichrichterdiodenbrücke. Die nega-tive Halbwelle fließt über spannungsgesteuerte Thyristorenantiparallel zu einem Diodenzweig der Gleichrichterbrücke.Das spannungsgesteuerte Zünden der Thyristoren wird durchden Stromzwangcharakter des Anlaufwechselstromes erwirkt.Das Löschen der Thyristoren wird betriebsmäßig durch derenKlemmung an die Wechselspannung der Erregermaschinemittels Spannungsnulldurchgang sicher erreicht.

6.7.4 Asynchroner SchweranlaufZum Anlauf des Synchronmotors ohne Umrichterspeisunggegen ein relativ großes Widerstandsmoment muss für denAnlauf die Erregerwicklung mit einem optimierten Widerstandabgeschlossen werden. Damit werden das asynchrone Momentdes Motors erhöht, Sattelmomente verhindert und Schwing-neigungen bedeutend verringert. Wenn der Anlaufwiderstandnach erfolgter Synchronisation weiterhin zugeschaltet bliebe,entständen zusätzliche Verluste. Durch geeignete Schaltungs-maßnahmen kann die ständige Zuschaltung des Anlaufwider-stands auch bei bürstenloser Erregung verhindert werden. In Verbindung damit wird auch eine gezielte Synchronisationrealisiert. Diese erzeugt ein sehr gutes synchronisierendesMoment und ermöglicht auch die sogenannte Kurbelwinkel-einsteuerung.Der Anlaufwechselstroms fließt je nach Polarität durch eineDiode oder einen spannungsgesteuerten Thyristor über denAnlaufwiderstand im Rotorstromkreis, wobei der Längsthyri-stor ungezündet bleibt.Bei Erreichen des minimalen Schlupfes wird über die Erfas-sung des Polradwinkels gezielt die Erregerspannung durchZünden des Längsthyristors auf die Erregerwicklung geschaltet.

6.7.5 Statische ErregungAlternativ zur bürstenlosen Erregung kann auch eine stati-sche Erregereinrichtung zum Einsatz kommen. Die Vorteile sind unmittelbarer Zugriff auf den Erregerstrom-kreis, Wegfall der Hilfserregerzeitkonstante und eine vergleichs-weise hohe Regeldynamik. Zu beachten ist die Notwendigkeitvon Schleifringen zur Erregerstromübertragung, der höhereBedarf an Hilfsleistung und der Aufwand für das Erreger-stromstellglied, welches durch den Wegfall der Erregerma-schine ausgeglichen wird.Bezüglich der Steuer- und Regelfunktionen gibt es zwischendem bürstenlosen und statischen Erregersystem keine Unter-schiede. Welches der beiden Systeme zum Einsatz gelangt,hängt in erster Linie von vielfältigen Erfordernissen am Ein-satzort ab.

SchleifringanordnungDie Bürstenbrücke besteht aus einem Bürstenträger, an demisolierte Bürstenbolzen mit Bürstenhaltern befestigt sind. DerBürstenträger wird vom N-seitigen Lagerschild oder beigroßen Maschinen von einem Tragstern gehalten.Auf die Welle wird ein Schleifringkörper aufgeschrumpft, wel-cher die Schleifringe aus rostfreiem Stahl aufnimmt. An denSchleifringen befinden sich die Ableitungen aus Rundkupferzu den Erregerspulen des Läufers.

Rotorprinzipschaltbild bei Umrichteranschluss

1 Erregermaschine2 Netz3 Umrichter4 Motor

1 Errege-Regler2 Erregermaschine und

Gleichrichterbrücke3 Netz4 Motor

Rotorprinzipschaltbild bei Schweranlauf

1 Errege-Regler

2 Erregermaschine und

Gleichrichterbrücke

3 Netz

4 Motor

5 Zündung

24

Für die Aufstellung von Motoren in explosionsgefährdeten

Bereichen, in denen explosive Atmosphäre in gefahrdrohen-

der Menge auftreten kann, gelten besondere Bestimmungen

und Verordnungen. Dabei werden die Bereiche in Zonen

DIN EN 60079-10 (VDE 0165 Teil 101), IEC 60079-10 und die

Betriebsmittel, d. h. auch die elektrischen Maschinen, in

Gerätekategorien bzw. Zündschutzarten eingeteilt. Von allen

europäischen Herstellern sind ab dem 01.07.2003 rechtsver-

bindlich die ATEX-Richtlinien zu beachten.

Abhängig von den Bedingungen am Einsatzort werden vom

Sachsenwerk Motoren nach DIN EN 50014 (VDE 0170/0171

Teil 1), DIN EN 60079-0 - IEC 60079-0 mit den Zündschutzar-

ten:

• erhöhte Sicherheit „e“ nach DIN EN 50019 (VDE 0170/0171 Teil 6) und DIN EN 60079-7 - IEC 60079-7, auf Anfrage

• Überdruckkapselung „p“ nach DIN EN 50016 (VDE 0170/0171 Teil 3), DIN EN 60079-2 - IEC 60079-2

• funkenfrei im Normalbetrieb „n“ nach DIN EN 50021 (VDE 0170/0171 Teil 16), DIN EN 60079-15 - IEC 60079-15, geliefert.

Die Grundlegenden Sicherheitsanforderungen für explosions-

geschützte Motoren in Zündschutzart „e“ nach IEC 60079-7

sind gegenüber der bisherigen Ausführung nach

DIN EN 50019 dadurch wesentlich angehoben, dass im

Stadium der Vertragsvorbereitung eine Risikobewertung auf

mögliche Zündgefahren durchzuführen und ggf. Maßnahmen

zur Risikominimierung festzulegen sind.

Weiterhin ist für Hochspannungsmaschinen mit Bemessungs-

spannungen UN ≥6 kV ein Systemtest für das vollständige

Isoliersystem unter zündfähiger Atmosphäre erforderlich. Für

ein Sachsenwerk-Isoliersystem VEMoDUR-VPI-155 liegt das

entsprechende Zertifikat der PTB-Braunschweig als aner-

kannte Prüfstelle vor.

7. Explosionsgeschützte Motoren

Synchromotor für Extruderantrieb, 3,5 MW (EEx p), Typ DTMVX 7129-4Y

Steuersystem für Spülluft (EEx p)

25

Bemessungs- Bemessungsstoß- Netzfrequente spannung UN in kV spannung Prüfspannung

(Scheitelwert) in kV (Effektivwert) in kVWelle 1,2/50 (2UN + 1 kV)(4UN + 5 kV)

6 29 136,6 31 14,2

10 45 2111 49 23

13,8 60 28,615 65 31

26

8. Universelles VEMoDUR-Isoliersystem

27

Die Betriebszuverlässigkeit elektrischer Maschinen wird ent-scheidend von der Qualität ihrer Wicklungsisolierung bestimmt.Kennzeichnend für die Isoliertechnik im Sachsenwerk warenund sind zu jeder Zeit technische Lösungen, die in ihren Qua-litätsparametern dem internationalen Standard entsprechenund damit den Betreibern Erzeugnisse mit hoher Zuverlässig-keit und langer Lebensdauer sichern.

Für Hochspannungsmaschinen wird die VPI-Technik (Vacu-um-Pressure-Impregnation) angewandt. Das dazugehörigeIsoliersystem VEMoDUR-VPI-155 wurde im Sachsenwerkentwickelt und als Warenzeichen eingetragen. Die Bezeich-nung „VEM“ steht für „Vereinigter Elektromaschinenbau“ und„DUR“ für das duroplastische Verhalten der eingesetzten Iso-lierungen mit synthetischen Bindemitteln.

In diesem System sind für die Ständerwicklungen nachfol-gend aufgeführte Hauptkomponenten enthalten:

Windungsisolierung FolienglimmerbänderHauptisolierung Glimmer-Glasseidenbänder(Nut- und Wickelkopf) (beschleunigerhaltig, bindemittelarm)Tränkmittel Epoxidharz

Die Komponenten sind optimal aufeinander abgestimmt.Durch langjährige Betriebserfahrung und funktionelle Bewer-tung nach DIN EN 60034-18-31 (VDE 0530 Teil 18-31) - IEC60034-18-31 wurde die Wärmeklasse F bestätigt.

Das Isoliersystem zeichnet sich durch eine hohe Klimabe-ständigkeit aus, d. h. die Wicklung ist unempfindlich gegenfeuchte und aggressive Atmosphäre.

Das VPI-Isoliersystem ist als Standardausführung anzusehen.

Für sehr große Maschinen wird das technisch gleichwertigeResin-Rich-Isoliersystem eingesetzt, bei den für die Haupt-isolierung und die Wickelkopfisolierung harzreiche Glimmer-Glas-Isolierbänder aufgebunden und im Nutteil unter Druckund Wärme ausgehärtet werden.

Im Rahmen der internen Qualitätsprüfung nach DIN VDE er-folgen elektrische Zwischen- und Endprüfungen in der Isola-tionsfestigkeit und auf Kundenwunsch auch Stoßspannungs-und Teilentladungsprüfungen. Damit wird eine marktgerechteund wettbewerbsfähige Qualität gewährleistet.

Das VEMoDUR-Isoliersystem ist auch für Maschinen mitZündschutzart „erhöhter Sicherheit“ EEx e nach DIN EN 50019 (VDE 0170/0171 Teil 6) sowie Exe nach DIN EN 60079-7 - IEC 60079-7 geeignet.

Auf Kundenwunsch ist VEM auch in der Lage, Spezialaus-führungen mit erhöhter Bemessungsstoßspannung zu liefern.

Beispiel: UN = 11 kV

Hauptisolierung: 80 kVWindungsisolierung: 60 kV

Um die Qualität des Isoliersystemes zu gewährleisten, wer-den alle Komponenten gemäß DIN ISO 9001- ISO 9001einerWareneingangskontrolle unterzogen.

Während des Tränkprozesses unterliegt die Isolierung einemständigen Kontrollsystem, wobei Kennwerte wie:• Viskosität des Harzes• Tränk- und Härtetemperatur• Druckhaltezeiten• Unter- und Überdruck• Durckimprägnierung überprüft und dokumentiert werden.

Die Aushärtung der Isolierung erfolgt rotierend.

Die Vakuum-Druck-Imprägnierung garantiert eine hohe me-chanische Festigkeit (Wickelkopfsteifigkeit) und hervorragen-de elektrische Festigkeit. Dies trifft insbesondere für dieWeitüberschlagsspannungen zu. Es werden Bemessungs-stoßspannungen nach DIN EN 60034-15 (VDE 0530 Teil 15) -IEC 60034-15 für alle Maschinen mit großer Sicherheit garan-tiert (siehe Tabellenauszug).

Isolationspegel rotierender elektrischer Maschinen mit Ständerformspulen-Wicklungen nach DIN EN 60034-15 (VDE 0530 Teil 15) - IEC 60034-15 (Auszug).

TypprüfungenAuf Wunsch des Bestellers werden weitere Prüfungen imUmfang der Typprüfung mit Berechnung der Mehrkostenauf-wendungen durchgeführt. Dabei werden zusätzlich zur Stück-prüfung vorgenommen:

• Schleuderprüfung • Aufnahme der Leerlaufkennlinie und Verlustmessung• Geräuschmessung im Leerlauf• Wellenspannungsmessung bei Maschinen mit isolierten

Lagern (bei konstruktiver Möglichkeit)• Verzerrungsgrad der Spannungskurve• Messung des THF-Faktors• Reaktanzen und Zeitkonstanten – Ermittlung des Rest-

spannungsverlaufes• Kurzschlusskennlinie und Verlustmessung (Motormethode)• Stoßkurzschlussprüfung• Lastkennlinie• Regelkennlinien• Ermittlung des Nenn – Erregerstromes• Wirkungsgradbestimmung• Luftmengenmessung, Druckverluste• Erwärmungsprüfung mit Bemessungsdaten oder Ersatz-

prüfungen • Stillstandserwärmung• Erwärmungszeitkonstanten, Grenzleistungsbestimmung • Abkühlungszeitkonstante• Auslaufmessung, Ermittlung des Trägheitsmomentes• Hochlaufmessung, Ermittlung der Anlaufcharakteristik• Ermittlung der Kenngrößen der Synchronmaschine• Messung des SPM-Pegels• Betriebskennlinien η = f(Pel), cos ϕ = f(Pel), Pmech = f(Pel),

s= f(Pel), l=f(Pel)

Ein effektives Qualitätssicherungs- und -managementsystemgewährleistet die optimale Güte und Qualität der Motoren.Jeder Motor unterliegt einer internen Stückprüfung. Die Er-gebnisse der Prüfungen werden in einem Prüfprotokoll doku-mentiert. Dieses ist Bestandteil der Lieferdokumentation.

Stückprüfungen• Sichtprüfung (Kennzeichnung, Vollständigkeit, konstruktive

Beschaffenheit, Montagequalität, Bürstensorte, -maße etc.)• Luftspaltmessung (bei konstruktiver Möglichkeit)• Isolationswiderstände der Wicklungen, Temperaturfühler,

Stillstandsheizungen, Lager (Prüfung erfolgt während derMontage)

• Gleichstromwiderstände der Wicklungen, Temperaturfühler,Stillstandsheizungen

• Messung der Polradimpedanz• Einstellen der magnetischen Mitte bei Gleitlagern• Leerlaufkennlinie zur Bestimmung der Eisen- und Rei-

bungsverluste, falls erforderlich rechnerische Kontrolle des Wirkungsgrades

• Kontrolle der Drehrichtung• Überprüfung der Spannungssymmetrie• Windungsprüfung• Schwingstärkemessung• Kurzschlusskennlinie und Verlustmessung (Generatorme-

thode)• Bestimmung des SPM-Pegels bei entsprechender Aus-

stattung• Stromüberlastungsprüfung• Wicklungsprüfung (Hochspannungstest)• Funktionsfähigkeit des Zubehörs

9. Prüfungen

Falls nicht anders vereinbart, beinhaltet die Dokumentation”Bedien- und Wartungshandbuch” nachfolgend aufgeführteDokumente:

• Sicherheitshinweise• EG-Herstellererklärung• Beschreibung / Technische Daten• Maßbild Motor• Maßbild Kabelanschluss• Anschlusspläne für Temperaturüberwachung, Stillstands-

heizung• Einbau / Montage• Inbetriebnahme• Bedienung• Instandhaltung• Wartung• Ersatzteilliste• Prüfzertifikat / Logbuch• Zusatz-Betriebsanleitungen (Optionen, Fremdlieferanten).

Ein zusätzlicher Umfang der Dokumentation muss vertraglichvereinbart werden.

Die Dokumentation wird 2-fach mit der Auslieferung des Er-zeugnisses bereitgestellt. Sie ist in allen EU-Sprachen lieferbar.Für zusätzliche Exemplare, einen erweiterten Dokumentations-umfang und Übersetzungen in andere Sprachen werden durchVEM Mehrkosten berechnet.

10. Dokumentation

28 29

Die Art der Verpackung wird bei Vertragsabschluss entspre-chend den Transport- und Lagerbedingungen, welche bei einer Bestellung genannt werden sowie unter Berücksichti-gung der konstruktiven Ausführung der Maschinen festgelegt.VEM ist in der Lage, alle Spezialverpackungen zu offerierensowie den Versand und die Montage von Motoren auch fürdie entferntesten Regionen zu gewährleisten.

Der Versand der Maschine erfolgt in Abhängigkeit von derBaugröße und entsprechend den vertraglichen Vereinbarungenentweder komplett montiert oder im demontierten Zustand.

VEM empfiehlt, die erforderliche Montage- und Inbetriebnah-meleistung durch unser Fachpersonal vornehmen zu lassen.

Möchte der Kunde die Montage und Inbetriebnahme selbstdurchführen oder durch Dritte vornehmen lassen, ist die kor-rekte Ausführung dieser Leistungen im Abschnitt 9 (Prüf-scheine, Logbuch) des VEM-Bedien- und Wartungshandbu-ches oder in anderer Form nachzuweisen. Eine Haftung undGewährleistung durch VEM sind ausgeschlossen, wenn dieserNachweis nicht erbracht werden kann.

Das VEM-Bedien- und Wartungshandbuch wird mit der Ma-schine ausgeliefert.

Bei entsprechender vertraglicher Vereinbarung wird die Doku-mentation auch separat an den Käufer bzw. Betreiber versendet.

11. Versand, Verpackung und Montage 12. Allgemeine Hinweise

30 31

Soweit nicht ausdrücklich anders angefragt und angeboten,wird/werden die Maschine/n wie folgt ausgeführt:

• Die Fertigung erfolgt mit dem Isoliersystem VEMoDUR.• Der Anstrichbau erfolgt nach Sachsenwerk-Norm SW-N

170-004, die auf der DIN EN ISO 12944... - ISO 12944...und mit geltenden Normen basieren.

• Die Drehrichtung der Maschine ist rechts, gesehen auf dasAntriebsende (DE). Der Anschlusskasten ist rechts ange-ordnet.

• Der Kühler befindet sich auf der Maschine und der Wasser-anschluss ist, gesehen auf das Antriebsende (DE), links an-geordnet.

• Wasserkühler bis zum Anschlussflansch ohne wasserseitigeÜberwachung.

• Ohne Kabelstopfbuchse• PT 100 für Wicklung und Lager in 2-Leiterschaltung ohne

Auslösegerät, ab Klemmkasten Anschluss in 2-, 3- und 4-Leiterausführung.

• Mechanische Schwingungen entsprechen den in der EN 60034-14 angegebenen Grenzwerten und werden im Prüffeld nachgewiesen.

• Schwingungsüberwachung ohne Auswertegerät.

LeistungsreiheBürstenlose Hochspannungs-Synchronmotoren 6 kV50Hz · cosϕ = 0,9ü · Pohlzahl 4-12 · Wärmeklasse F (Ausnutzung B)

Typ Achshöhe Leistung kW

DT… (mm) 1500 min-1 1000 min-1 750 min-1 600 min-1 500 min-1

4516 450 800 560 400 - -

4519 450 1000 710 500 - -

5018 500 1250 900 630 500 400

5023 500 1600 1120 800 630 500

5621 560 2000 1400 1000 800 630

5627 560 2500 1800 1250 1000 800

6321 630 2800 2000 1400 1120 900

6324 630 3150 2250 1600 1250 1000

6327 630 3550 2500 1800 1400 1120

6329 630 4000 2800 2000 1600 1250

7125 710 4500 3150 2250 1800 1400

7127 710 5000 3550 2500 2000 1600

7130 710 5600 4000 2800 2250 1800

7133 710 6300 4500 3150 2500 2000

8030 800 7100 5000 3550 2800 2250

8033 800 8000 5600 4000 3150 2500

8036 800 9000 6300 4500 3550 2800

8040 800 10000 7100 5000 4000 3150

9033 900 11200 8000 5600 4500 3550

9036 900 12500 9000 6300 5000 4000

9040 900 14000 10000 7100 5600 4500

9045 900 16000 11200 8000 6300 5000

1038 1000 18000 12500 9000 7100 5600

1042 1000 20000 14000 10000 8000 6300

1047 1000 - 16000 11200 9000 7100

1053 1000 - 18000 12500 10000 8000

1148 1120 - 20000 14000 11200 9000

1153 1120 - - 16000 12500 10000

1158 1120 - - - - -

1164 1120 - - - - -

32

13. Technische Daten

33

LeistungsreiheBürstenlose Hochspannungs-Synchronmotoren 10 kV50Hz · cosϕ = 0,9ü · Pohlzahl 4-12 · Wärmeklasse F (Ausnutzung B)

Typ Achshöhe Leistung kW

DT… (mm) 1500 min-1 1000 min-1 750 min-1 600 min-1 500 min-1

- - - - - - -

- - - - - - -

5018 500 1120 800 560 - -

5023 500 1400 1000 700 - -

5621 560 1800 1250 900 710 560

5627 560 2250 1600 1120 900 710

6321 630 2500 1800 1250 1000 800

6324 630 2800 2000 1400 1120 900

6327 630 3150 2250 1600 1250 1000

6329 630 3550 2500 1800 1400 1120

7125 710 4000 2800 2000 1600 1250

7127 710 4500 3150 2250 1800 1400

7130 710 5000 3550 2500 2000 1600

7133 710 5600 4000 2800 2250 1800

8030 800 6300 4500 3150 2500 2000

8033 800 7100 5000 3550 2800 2250

8036 800 8000 5600 4000 3150 2500

8040 800 9000 6300 4500 3550 2800

9033 900 10000 7100 5000 4000 3150

9036 900 11200 8000 5600 4500 3550

9040 900 12500 9000 6300 5000 4000

9045 900 14000 10000 7100 5600 4500

1038 1000 16000 11200 8000 6300 5000

1042 1000 18000 12500 9000 7100 5600

1047 1000 20000 14000 10000 8000 6300

1053 1000 22500 16000 11200 9000 7100

1148 1120 25000 18000 12500 10000 8000

1153 1120 28000 20000 14000 11200 9000

1158 1120 31500 22500 - - -

1164 1120 35500 - - - -

14. Branchenlösungen

(Auszug)

Lieferjahr Besteller Objekt MaschinentypArbeitsmaschine

2004 DMS ZI LILLE SECLIN Quingdao / China DMMYZ 8044-6YWalzwerksantrieb

2003 Alstom Rasselstein /Deutschland DMMYZ 9040-4YWalzwerksantrieb

2003 Alstom TKS Bruckhausen / Deutschland DMMYZ 2246-6YWalzwerksantrieb

2003 Linde AG Kollsnes / Norwegen DTKFU 1044-4WSTurboverdichterantrieb EEx p IIA T3

2003 Lurgi LDPE Marun / Iran DTKVY 4931-30WSKolbenverdichterantrieb EEx p II T3

2002 Siemens AG CISA RCM / Brasilien DMMYZ 8040-6Haspelantrieb

2002 Siemens AG CISA RCM / Brasilien DMMYZ 1038-6Gerüstantrieb

2001 Alstom Corus Staal B.V. / Niederlande DMMYZ 8027-8Scherenantrieb

2001 Alstom Lesum II / Deutschland DTMYZ 1025-10Kolbenverdichterantrieb EEx p II T3

2000 Linde AG Luftverdichter Linz / Österreich DTKYY 1131-6WLuftverdichterantrieb

2000 STN Atlas Marine Electronics SKY II / Norwegen DTMYZ 3070-16Propellermotor

2000 Siemens AG Pingxiang / China DMMYZ 9036-6Blockantrieb

1999 Salzgitter Anlagenbau LDPE-Projekt BASELL / Frankreich DTKVY 4937-30WKolbenverdichterantrieb EEx p II T3

1999 Alstom / Mannesmann Demag Nosta / Russland DMMYZ 3067-16Twin-Drive

1997 Salzgitter Anlagenbau Novy Urengoy / GUS DTKVY 3253-30WKolbenverdichterantrieb EEx p II T3

Stück Leistung Bemessungs-kW spannung kV

7 4.000 3,0

1 4.000 2,0

1 5.000 2,0

1 18.500 11,0

1 22.400 11,0

2 2.719 3,3

1 6.000 6,6

2 3.000 1,35

1 3.250 1,65

1 12.500 6,0

2 15.000 2,9

1 6.300 1,75

1 23.500 11,0

2 5.000 1,57

3 11.700 10,0

34 35