AntriebslösungenSicher und effizient

Ueli Spinner, ATV-AMD / ABB Automation & Power World, 7./8. Juni 2011

Antriebslösungen - sicher und effizient

Wirkungsgrad bei den Motoren und die neuen Normen

Regelungs- und Steuerungsmethoden

Berechnungsprogramm mit Beispiel

Netzverträgliche Frequenzumrichter

Moderner Bremsbetrieb mit Frequenzumrichter

Elektromagnetische Verträglichkeit

Sicherheitsfunktionen

Produktesortiment ABB

Zusammenfassung

Wirkungsgrad bei den Motoren Die neue Klassifizierung

EuP-Richtlinie 2005/32/EC: Ecodesign of Energy-using Products: “EuP Directive” :

Ziel

Verbot der Einführung von ineffizienten Motoren auf den Markt

Stromverbrauch senken und damit Energie- und Kohlendioxid-Emissionen reduzieren

Die EuP-Richtlinie ist bereits in allen EU-Ländern in nationales Recht umgesetzt worden.

Die Schweiz hat diese Richtlinie in der Energieverordnung bereits übernommen.

Wirkungsgrad bei den Motoren Die neue Klassifizierung

Super Premium Wirkungsgrad

IE4Super premium

efficiencyPremium

WirkungsgradIE3

Premium efficiency

Hoher Wirkungsgrad

IE2Vergleichbar mit heutigem EFF1

Standard Wirkungsgrad

IE1Vergleichbar mit heutigem EFF2

1. Phase:

Ab 01. Juli 2011

IE2 Mindestwirkungsgrad für Motoren von 0,75 kW – 375 kW

2. Phase:

Ab 1. Januar 2015

IE3 Mindestwirkungsgrad für Motoren von 7,5 kW – 375 kW oder die Kombination aus IE2-Motor und Frequenzumrichter

3. Phase:

Ab 1. Januar 2017

IE3 Mindestwirkungsgrad für alle Motoren von 0,75 kW – 375 kW oder die Kombination aus IE2-Motor und Frequenzumrichter

Wirkungsgrad bei den Motoren Die neue Klassifizierung

Applikationsbeispiel Pumpen Regelungs- und Steuerungsmethoden

DrehzahlregelungEin/Aus-Steuerung

BypassregelungDrosselregelung

Vergleich der verschiedenen Regelungsmethoden Energieeinsparpotential einer Kreiselpumpe

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100

Fördermenge in %

Leis

tung

sbed

arf i

n %

. BypassDrosselungEin/AusUmrichterPumpe

Einsparpotential

Drossel vs. Umrichter

Berechnungsprogramm Energieoptimierung

PumpSave und FanSave:

Kalkulation der Energieeinsparung bei Pumpen und Lüftern mit Frequenzumrichtern

Energiebedarfsvergleich

Umrichterbetrieb gegenüber Drosselung Regelungsmethoden

Berechnungsprogramm Energieoptimierung

Verträglichkeit am Netz Vergleich verschiedener Anlassverfahren

Drehzahl 100%

Netzstrom 700

%

500

400

300

200

100

0

Direktes Einschalten

Stern-Dreieck

Frequenzumrichter

Hohe Lastströme verursachen unbeabsichtigte bis unzulässige Spannungseinbrüche im Netz.

Direktes Einschalten:

6...8-facher Motornennstrom

Stern – Dreieck Anlauf:

bis 4…5-facher Motornennstrom

Sanftanlasser:

bis 3…4-facher Motornennstrom

Frequenzumrichter:

bis 1,05-facher Motornennstrom

Moderner Bremsbetrieb Rückspeisefähige Frequenzumrichter

Bremsenergierückspeisung

Effizienteste Art von Antrieben, da Bremsenergie nicht in Wärme umgewandelt wird

Leistungsfaktor 1

Keine erhöhte Netzbelastung durch Anlaufströme

Geringe Netzoberwellenwellen kleiner 4 %

Kann Netzspannungsschwankungen kompensieren

Sichere Abschaltung bei Netzausfällen

Chopper +Bremswiderst.

~ ~ ~ ~ ~

Gen3~

LCL-Filterintegriert

EMV ProblematikFilterauswahl entsprechend der Netzsituation

EMV Elektromagnetische Verträglichkeit

Sicherheitsfunktionen im UmrichterSafe Torque Off (STO)

Sicher abgeschaltetes Moment (STO)

Bei Aktivierung im Betrieb: Motor trudelt aus

Schützt vor unerwartetem Anlauf der Maschine

Antrieb bleibt währenddessen unter Spannung

t

t

1

0

|n|

Sicherheitsfunktionen im UmrichterSafe Stopp 1 (SS1)

Sicherer Stopp 1 (SS1)

Geregeltes herunterfahren des Antriebes bis Drehzahl Null bei Nothalt Auslösung

Antrieb wechselt nach Stopp in den STO Modus

Schützt vor unerwartetem Wideranlauf der Maschine

Aktivierung

Zeitverzögerung

STO aktiv

t

t

1

0

|n|

0

© ABB Group June 6, 2011 | Slide 15

Sicherheitsfunktionen im UmrichterSafe-limited Speed (SLS)

t

t

1

0

|n|

0

Aktivierung

Zeitverzögerung

Sichere Drehzahl

Reaktionszeit

STO

Sicher begrenzte Geschwindigkeit (SLS)

Antrieb wird mit dieser Funktion auf Einhaltung einer definierten Maximalgeschwindigkeit überwacht

sichere Abschaltung bei Überschreiten des Geschwindigkeitsgrenzwertes

Sicherheitsfunktionen im Umrichter Weitere Sicherheitsfunktionen mit Umrichter

Safe Brake Control (SBC)

Sichere Bremsenansteuerung

Safe Direction (SDI)

Sichere Bewegungsrichtung

ProduktesortimentNiederspannungsasynchronantriebe

Niederspannungsmotoren M3

0,37 …..2000 kW

Kompaktmotoren HDP

Frequenzumrichter ACS

0,37 …..2000 kW

ProduktesortimentNiederspannungsgleichstromantriebe

Gleichstrommotoren DMI

0,37 …..2000 kW

Thyristorstromrichter DCS

0,37 …..2000 kW

ProduktesortimentMittelspannungsantriebe

Mittelspannungsmotoren

250 kW …..50 MW

Frequenzumrichter ACS

250 kW …..50 MW

Effizient und verträglichZusammenfassung

Pumpen und Lüfter sind die häufigsten Motorapplikationen

Regeln Sie grundsätzlich mit einen Umrichter

Vermeiden Sie Überdimensionierungen

Wählen Sie bei Bremsbetrieb die richtige Technik

Beurteilen Sie die Netzverhältnisse frühzeitig

Setzen Sie die richtigen EMV-Filter ein

Verwenden Sie geschirmte Kabel und achten Sie auf die Verlegung

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