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Tobias DietzDer neue technische Standard EN 50598, 1

Der neue technische Standard EN 50598:

Definierte Effizienzklassen für Frequenz-umrichter und Motorenkombinationen

Tobias Dietz, Verkaufsdirektor

Danfoss Drives

FachverbandGebäude-Klima e. V.

Berlin, 14./15. April 2016


� IEC/EN 60034-30-1 Motoren am Netz

� EN 50598 – Bedeutung und Auswirkung für Frequenzumric hter und Motorkombinationen

� Antriebe im Vergleich

Der neue technische Standard EN 50598: Definierte Effizienzklassen für Frequenz-

umrichter und Motorenkombinationen

Der neue technische Standard EN 505983 |

Ecodesign

• Die Ecodesign Direktive ist der gesetzliche Rahmen in Europa zur Reduzierung des Energiebedarfs von Produkten

• Konkrete Maßnahme erlangen durch Verordnungen Gesetzeskraft

• Technische Details der Verordnungen beruhen oft auf technischen Standards (Normen)

• Verordnungen schreiben einzuhaltende „Mindestwirkungsgrade“ fest(Englisch: Minimum Efficiency Performance Standards)

Produkt Verordnung

(Gesetz)

VerordnungIn Vorbereitung

VSD MEPS

Verordnung640/2009/EC

Motor MEPS

EuropäischeKommission

Ecodesign Direktive2009/125/EC

Auch ErP (Energy Related Products) genannt.Ersetzt (Energy Using Products) Direktive.

Norm bzw. Standard(Freiwillig)

StandardIEC/EN

60034-30-1

StandardEN 50598-2

In die Gesetze werden nur Teile der Standards übernommen!


Ecodesign





Produkt Verordnung

(Gesetz)


VSD MEPS


Motor MEPS





StandardIEC/EN

60034-30-1

StandardEN 50598-2



Drehstromasynchronmotor am FU

Technologie - Höhere Wirkungsgrade durch mehr aktives Material IE3 und IE4 erreichbar

Vorteile - Robust und bewährt / Direkter Anlauf am NetzNachteile - Höhere IE Klassen bauen größer/länger als IE 2

Umrichter Betrieb - Zuverlässig

PM-Motor am Frequenzumrichter

Technologie - Magnete im Rotor: IPM- Magnete auf dem Rotor: SPM- IE4/5 erreichbar

Vorteile - Keine Verluste im RotorNachteile - Aktuell pro FU ein Motor möglich

Umrichter Betrieb - Benötigt geeignetes Regelverfahren

Synchronreluktanzmotor am FU

Technologie - Rotordesign führt den mag. Fluss und erzeugt Reluktanzmoment IE3 und IE4 erreichbar

Vorteile - Hoher Wirkungsgrad, auch im TeillastbereichNachteile - Schlechter cos φ (eventuell größerer FU)

Umrichter Betrieb - Benötigt geeignetes Regelverfahren


IEC/EN 60034-30-1Motoren am Netz

• Definiert Wirkungsgradklassen IE1-IE4 für Motoren, die an sinusförmiger Spannung anlaufen und betrieben werden

• Die Klassen sind unabhängig von der Motortechnologie (z.B. PM- oder Drehstromasynchronmotor)

• IE-Klasse wird im Nennpunkt definiert

• Wirkungsgrade für 50% und 75% Drehmoment müssen in der Dokumentation angegeben werden

IEC/EN 60034-30-1IE-Klassen für Motoren


Ecodesign für Motoren

• Die Verordnung (EG) 640/2009 und deren Ergänzung (EU) 4/2014 definiert MEPS für Elektromotoren

• Betroffen sind die meisten Motoren die folgende Kriterien erfüllen:

• Leistungsbereich 0.75 – 375 kW

• Nennspannung bis 1000 V (3~)

• Betriebsart S1 oder S3 (ED > 80%)

• 2 bis 6 Pole

• Aufstellhöhe bis 4000 m

• Umgebungstemperatur bis 60°C

• Umgebungstemperatur bis -30°C bzw. 0°C für Wasser gekühlte Motoren

Scope der EU MEPS

IEC/EN 60034-30-1IE-Klassen für Motoren


Termin Leistung MEPS MEPS Alternative

16.06.2011 0,75 – 375 kW IE2 -

01.01.2015 0,75 – 5,5 kW IE2 -

7,5 – 375 kW IE3 IE2 + Umrichter

01.01.2017 0,75 – 375 kW IE3 IE2 + Umrichter

Zeitplan der MEPS Einführung Motoren

Die Verordnung (EG) Nr. 640/2009 legt fest, ab welchem Zeitpunkt in der EU nur noch Motoren mit einem Mindestwirkungsgrad in Verkehr gebracht werden dürfen:

Seit 1.1.2015 müssen Kennzeichnungen auf IE2-Motoren auf denvorgeschriebenen Betrieb mit Frequenzumrichter hinweisen.

IE/IES-Klassen für Umrichter und Umrichter + Motor gemäß EN 50598-2 sind NICHT relevant für die Alternative “IE2 + Umrichter”


Ecodesign





Produkt Verordnung

(Gesetz)


VSD MEPS


Motor MEPS





StandardIEC/EN

60034-30-1

StandardEN 50598-2



Erweitertes Produkt

Motorsystem

Antriebssystme (PDS)

Definitionen gemäß EN 50598

Motorstarter(Schalter, Sanftanlaufgerät,…)

Über-setzung

Anwendung

Last-maschine

Netz & Zuleitung

Vollständiges Antriebsgerät (CDM)

(Frequenzumrichter (FU))

Einspeise-abschnitt

Hilfs-einrich-tungen

Antriebs-grund-modul(BDM)


Zeitplan & Marktrelevanz

• Der Standard EN 50598 wurde auf Anforderung von “Ecodesign” erstellt. Die Veröffentlichung erfolgte Ende 2014.

• EN 50598 definiert Effizienzklassen für

• Frequenzumrichter (FU)

• „Frequenzumrichter + Motor“ Systeme

• Ecodesign MEPS

• FU: IE1 erwartet in 2018(Danfoss wird IE2 erfüllen)

• FU+Motor: Keine Pläne

• EN 50598 wird in den globalen Standard IEC 61800-9 überführt (Ziel: 2016)


Definition IE-Klassen FU

• IE-Klasse gemäß EN 50598-2

• IE0 – Unter technischen Standard

• IE1 – Technischer Standard

• IE2 – Über technischen Standard

• Verluste der Klasse IE1 wurden als Referenz definiert

• +25% Verluste → IE0

• -25% Verluste → IE2

• Wir erwarten, dass bis zur Einführung IE2 als Standard bewertet wird

IE1 = Referenz

+25%Verluste

-25%Verluste

EN 50598-2IE-Klassen für Umrichter


Definition IES-Klasse FU+Motor

• IES-Klasse gemäß EN 50598-2

• IES0 – Unter technischen Standard

• IES1 – Technischer Standard

• IES2 – Über technischen Standard

• Verluste der Klasse IES1 wurden als Referenz definiert

• +20% Verluste → IES0

• -20% Verluste → IES2EN 50598-2

IES-Klassen für FU+Motor

IES1 = Referenz

+20%Verluste

-20%Verluste


Bestimmung IES-Klassen FU+Motor

• IES kann nicht aus dem IE-Klassen von Umrichter und Motor abgeleitet werden: IE2Motor + IE2FU ≠ IES2

• IES-Klasse kann anhand der Verluste der Einzelkomponenten (Umrichter und Motor) bestimmt werden

• Umrichter- und Motorhersteller müssen die Verluste im Nennpunkt angeben

VerlusteMotor

VerlusteFU

VerlusteFU+Motor IES


Beispiele IES-Klasse (7,5 kW “System”)

Motor leistung IES0 IES1 IES23 kW > 1138 W 758 W - 1138 W < 758 W4 kW > 1397 W 931 W - 1397 W < 931 W

5.5 kW > 1754 W 1170 W - 1754 W < 1170 W7.5 kW > 2161 W 1441 W - 2161 W < 1441 W11 kW > 2851 W 1901 W - 2851 W < 1901 W15 kW > 3596 W 2398 W - 3596 W < 2398 W

• IES Verluste können gemessen oder berechnet werden

• Berechnung ermöglicht den Vergleich von Antriebssystemen, die aus Komponenten eines oder mehrerer Hersteller zusammengestellt sind.

Motor A 1045 W

+ FU A 725 W

System A 1770 W

Motor B 1065 W

+ FU A 725 W

System C 1790 W

Motor A 1045 W

+ FU B 675 W

System B 1710 W


Zusammenfassung & Ausblick

• IE- und IES-Klassen ermöglichen eine erste Abschätzung der Energieeffizienz von FU und FU+Motor Kombinationen

• IE- und IES-Klassen ermöglichen keinen detaillierten Vergleich

• Reale Lastverhältnisse und

• Herstellertoleranzen

müssen berücksichtigt werden

• Kunden sind bis 2018 NICHT verpflichtet IE/IES Klassen oder Teillastdaten anzugeben

• Überführung der EN 50598 in die IEC 61800-9 wird die Akzeptanz der IE/IES Klassen weltweit erhöhen


EcodesignBroschüre

• Grundlegende Erklärung von Ecodesign

• Ecodesign Anforderungen für

• Motoren

• Frequenzumrichter

• Frequenzumrichter + Motor

• Zusammenfassung von Definitionen der relevanten Standards inkl. Details zu Testverfahren

• Einfluss auf Kundenanwendungen

Antriebe im Vergleich

Beispiel aus der Praxis


Einsparpotenzial im Teillastbereich

• Gegenüber einem DAS-Motor IE2 hat der SymRM-Motor IE4 oder ein PM –Motor IE4 Teillastbereich einen besseren Wirkungsgrad


Systemwirkungsgrad Ventilator im Vergleich„Erweitertes Produkt“


DAS-Motor-IE2 / SynRM-Motor IE4

Kosten Betriebspunkt 30% Betriebspunkt 50% Betriebspunkt 75% Betriebspunkt 100% Summe:DAS-IE2 860,76 1.175,04 956,88 685,80 3.678,48 €SynRM-IE4 729,54 1.053,54 892,26 653,40 3.328,74 €Einsparung 131,22 121,50 64,62 32,40 349,74 €

10% Einsparung gegenüber IE2 Motoren

44%

35%

15%

6%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

30 50 75 100

Volumenstrom in %

Volumenstrom: 20.000m³/hAuslegungsdruck: 1.000 PascalMotorleistung: 7,5 kWEnergiekosten: 0,18 €/kWh

Anteil der Betriebszeit in %


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

und eine gute Heimreise

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