Energy Efficient Motor Drive Systems 2006

Automation and Drives

ΣυστήματαΗλεκτροκίνησης



Εξοικονόμηση ΕνέργειαςΟικονομική και Οικολογική σημασία

• Ηλεκτρικά κινητήρια συστήματα:αντιπροσωπεύουν ≈ 70 % τηςβιομηχανικής ενεργειακήςκατανάλωσης

• Ενεργειακό δυναμικό εξοικονόμησηςανά έτος (μόνο στη Γερμανία):

20 TWh =8 ΑΗΣ (συμβατικού καυσίμου)11 εκατ. τόννοι εκπομπών CO21.5 δισ. EUR ενεργειακό κόστος

Βελτίωση Διαδικασίας Κινητήρες Εξοικ. Ενέργειας

Τεχνολογία ΚίνησηςΧαμηλών Απωλειών

Το μεγάλο ενεργειακό κόστος έχει άμεση επίδραση στα λειτουργικά έξοδα.Μείωση αυτών σημαίνει φιλική περιβαλλοντικά και οικονομικότερη παραγωγή.

n



Εξαρτάται από τις επιπλέον χρεώσεις! Το συνολικό κόστοςκατά τη διάρκεια ζωής του κινητήρα (περίπου 3000h/έτος)



Γιατί αναπτύχθηκε η νέα σειράηλεκτροκινητήρων ΕFF1/EFF2 κατά CEMEP

Οι κύριοι στόχοι των Ευρωπαίων κατασκευαστώνηλεκτροκινητήρων είναι:

Αύξηση του οφέλους των χρηστών με αυξημένη οικονομία σεενεργειακά έξοδα

Διαφάνεια της Αγοράς για πελάτες και χρήστες μηχανημάτων

Δυνατότητα επιλογής του σωστού κινητήρα από τον χρήστη

Διατήρηση της κυριότητας του εξοπλισμού από τον χρήστη

Αποφυγή χρονοβόρων γραφειοκρατικών διαδικασιών μεεθελοντική δέσμευση των κατασκευαστών ηλεκτροκινητήρων



Περιοχή λειτουργίας ηλεκτροκινητήρωνεξοικονόμησης ενέργειας (κατά CEMEP EFF1/2)

Kλάση Απόδοσης κατά CEMEP για ισχύ ως 90kW και μόνο για 2-πολικούς και 4-πολικούς. Για 6- και 8-πολικούς δεν υπάρχει κωδικοποίηση κατά CEMEP για κλάση απόδοσης

25hp /(18,5kW)

40hp/ (30kW)0,12hp/ (0,09kW)

200hp/(150kW)

180 | 200

0,09 200

56 315

30

90

18,5 20090

200hp/(150kW)

1LG6 „νέο“

FS

FS

180 | 20056 315

1LG6 „νέο“

1LA9 1LA6

1LA9 1LA6

1LG4 „νέο“

kW

18,5 200

IEC *) 50Hz

EPACT 60Hz



55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

0,18

0,25

0,37

0,55

0,75 1,

1

1,5

2,2 3 4

5,5

7,5 11 15

18,5 22 30 37 45 55 75 90 110

132

Ονομαστική ισχύς σε kW

Βαθ

μός απ

όδοσ

ης %

κινητήρας εξοικ.ενέργειας

Στάνταρ κινητήρας

Σύγκριση-βαθμού απόδοσηςκινητήρας ΕFF2 / στάνταρ κινητήρας



Mέθοδοι Μείωσης των επιμέρους απωλειών

Καλύτερη ποιότητα τωνμεταλλικών φύλλων πυρήνα

Μειωμένη μαγνητικήκαταπόνηση

Μεγαλύτερος πυρήνας

P Fe1 ~ K Fe * B2

B2 ~ 1/ m2Fe

ΕΙΣΟΔΟΣ

Ενεργή ΙσχύςΤροφοδοσίας

OUTPUTΜηχανικήΈξοδος

Μειωμένη ΑντίστασηΤυλιγμάτων λόγω

μεγαλύτερης διαμέτρουκαλωδίου σπείρας

Μειωμένη ΑντίστασηΤυλιγμάτων

λόγω μεγαλύτερωνκαναλιών ρότορα

(γεωμετρία τομήςρότορα)

PRΒελτιωμένατριβεία

(ρουλεμάν) και

ανεμιστήρεςψύξης

P CU1 ~ I12 * R1

P CU2 ~ I2‘2 * R2‘

ΣΤΑΤΗΣ

ΡΟΤΟΡΑΣ

Αύξηση της απόδοσης λόγω της ευρύτερης χρήσης ενεργών υλικών



0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

0,12

0,18

0,25

0,37

0,55

0,75 1,1

1,5

2,2 3 4

5,5

7,5 11 15

18,5 22 30 37 45 55 75 90 110

132

Rated power output in kW

Μέθοδοι που μειώνουν τιςαπώλειες ισχύος ως και 45%

Red

uced

pow

erlo

sses

in %

(P v EFF2 - P v EFF1 )/ PvEFF2

Σε σχέση με ένα κινητήρα EFF2, οιαπώλειες ισχύος του αντίστοιχουκινητήρα EFF1 (4-πολικού) είναιμειωμένες ως και 45%



EFF2 - Ρότορας

EFF2 – Στάτης

EFF1 - Ρότορας

EFF1 - Στάτης

Σύγκριση των ενεργών στοιχείωνηλεκτροκινητήρα ΕFF1/EFF2



Σύγκριση των μετρήσεων απόδοσης γιακινητήρα Siemens και CEMEP (4-πολικός)

EU_EFF2EU_EFF1Bisher 1LA5/6/7Bisher 1LA6/9EFF2_1LA5/6/7EFF1_1LA6/9EFF2_1LG4EFF1_1LG6

Efficiency, 4 pole motors

70

75

80

85

90

95

100

1,00 10,00 100,00

Output kW

Effic

ienc

y%

EU-EFF2

EU-EFF1

Previously 1LA5/6/7

EFF2 1LA7, 1LA5/1LA6-A

EFF1_1LA9,1LA6-E,1LA6-G

EFF2_1LG4

EFF1_1LG6

Previously 1LA6/9



EU EFF2EU EFF1Bisher 1LA5/6/7Bisher 1LA6/9EFF2 1LA5/6/7EFF1 1LA5/6EFF2 1LG4EFF1 1LG6

Efficiency, 2-pole motors

75

80

85

90

95

100

1,00 10,00 100,00

Output kW

Effic

ienc

y%

Previously 1LA5/6/7

EU-EFF1

EFF1_1LG6

EU-EFF2

EFF2_1LG4

Previously 1LA6/9

EFF2 1LA7, 1LA5/1LA6-A

EFF1_1LA9,1LA6-E,1LA6-G

Σύγκριση των μετρήσεων απόδοσης γιακινητήρα Siemens και CEMEP (2-πολικός)



Εξοικονόμηση Ενέργειας με την συνολικήβελτίωση ενός Συστήματος Ηλεκτροκίνησης

ΗλεκτρικόΤμήμα

Ηλεκτρική Τροφοδοσία3 ~, 400V, 50Hz

U/f-converter

ΡυθμιστήςΣτροφών

Έλεγχος Διαδικασίας

ΜηχανικόΤμήμα

ΕνεργειακάβελτιωμένηδιαδικασίαπαραγωγήςΧαρακτηριστικάπροστασίας καιασφάλειας

Μηχανική ΙσχύςΓωνιακή ροπή/Ταχύτητα περιστροφήςΤρόπος ΛειτουργίαςΔυναμική τουσυστήματος

Ηλεκτρο-κινητήρας Μειωτήρας

Μετάδοση Μηχ. Ισχύος /

τελικό στάδιοελέγχου



Εξοικονόμηση ΕνέργειαςΠλεονεκτήματα της λειτουργίας με Ρυθμιστή Στροφών

Λειτουργία απόΡυθμιστή Στροφών:

2

1n

M stall ∼

nM n

1∼

M

n

Mn

nn

Mn Rated torque MM Motor torqueML Load torqueMB Accelerating torqueMA Locked rotor torqueMK Stall torqueMS Pull-up torquenN Rated speednS Synchronous speed

Λειτουργία με απ’ευθείαςσύνδεση στην τροφοδοσία:

Κανένα υπερ-ρεύμα εκκίνησης με έλεγχο συχνότητας από τα 0Hz!

Ομαλή εκκίνηση και στάση με χρήση ελεγχόμενων χρόνων ράμπαςπου μειώνει τη μηχανική καταπόνηση και τα υδραυλικά πλήγματα!

Ο έλεγχος ταχύτητας κλειστού βρόχου οδηγεί σε εξοικονόμησηενέργειας και συχνά σε βελτίωση της ποιότητας της διεργασίας!

Υψηλή ροπή, ακόμη και σε μικρές ταχύτητες, ενώ όπου έναυψηλότερο ρεύμα από το ονομαστικό δεν απαιτείται.

Στην περιοχή εξασθένισης πεδίου, είναι δυνατές ταχύτητεςμεγαλύτερες από την ονομαστική nn (π.χ. 3000 RPM)

Mstall

Mn

M

nnn

Δn

nS

Τυπικό ΣημείοΛειτουργίας

MSMB

ML

MA

MM



Εξοικονόμηση ενέργειας με βελτίωση του συστήματοςΠαράδειγμα: Αντλία τουρμπίνας

Έλεγχος ροής με έλεγχο βαλβίδαςΤροφοδοσία

Έλεγχος ροής με έλεγχο στροφών

M

Τροφοδοσία

~~

Μετασχηματιστή

Κινητήρα

Αντλία

Βαλβίδα

Πραγματική Έξοδος

X

Απώλειες στον:

Μετασχηματιστή

ΡυθμιστήΣτροφών

Αντλία

Απώλειες στον:

Κινητήρα

M

100%

160%

281%

285%

Πραγματική Έξοδος

100%

158%

160%

152%

142%

265%

It

I

tI

t



Eξοικονόμηση Ενέργειας με βελτιστοποίησητου συνολικού συστήματος ηλεκτροκίνησης

Ρυθμιστές Στροφών

Για σύστημα ηλεκτροκίνησηςρυθμιζόμενης ταχύτηταςΕξοικονόμηση ΕνέργειαςΩς και 70%

ΗλεκτροκινητήρεςEFF1 και EFF2 Με μεγάλο βαθμόαπόδοσηςΜείωση τωναπωλειών ισχύοςΩς και 40%

Συνδυασμός Κινητήρα καιΡυθμιστή Στροφών ή καιΜειωτήρα

Αποκεντρωμένο ΣύστημαΗλεκτροκίνησης

(κινητήρας EFF2 καιρυθμιστής στροφών και ήμειωτήρας)



Εμπόδια στην χρήση ΣυστημάτωνΕξοικονόμησης Ενέργειας

Διατήρηση παλαιάς νοοτροπίας στην σχεδίαση έργων:Η εξοικονόμηση Ενέργειας και η Οικολογικήσυνείδηση έχουν χαμηλή προτεραιότηταή δεν λαμβάνονται καθόλου υπόψη

Τυπικές συνθήκες διανομής80% των προϊόντων διατίθενταιμέσω OEMs και διανομέων.

Αγοραστική Συμπεριφορά των πελατώνΤο κόστος αγοράς και όχι τα έξοδα λειτουργίαςκαθορίζουν την επιλογή αγοράς



Κερδίζοντας από την Εξοικονόμηση Ενέργειας- Checklist επιλογής αποδοτικού συστήματος κίνησης

Ελέγξτε πάντα το ενεργειακό ισοζύγιο.

Το επιπλέον κόστος αγοράς ενός ρυθμιστή στροφών για αυτόματηρύθμιση ταχύτητας μπορεί να αποσβεστεί σύντομα με τηνεξοικονόμηση ενέργειας.

Για 2000 ώρες λειτουργίας ανά έτος, οι κινητήρεςEFF1 είναι γενικά μια πιο οικονομική εναλλακτική λύση.

Για μικρούς χρόνους λειτουργίας οι κινητήρες EFF2 είναι γενικά μια επαρκής και οικονομική λύση.

Με την αντικατάσταση των υπαρχόντων κινητήρωνμε κινητήρες εξοικονόμησης ενέργειας μειώνεται τοκόστος ενέργειας και η παραγωγή CO2.

Aν ο κινητήρας απαιτεί επισκευή, ελέγξτε αν είναι πιο οικονομικό νααγοράσετε ένα νέο κινητήρα εξοικονόμησης ενέργειας.



Κερδίζοντας από την εξοικονόμηση ενέργειας- Έλεγχος εξοικονόμησης με το πρόγραμμα SINASAVE

http://www2.automation.siemens.com/ld/energiesparen/html_76/index.html

Tο πρόγραμμα SINASAVE παρέχει ένα οδηγό επιλογής- Αν ο Ρυθμ. Στροφών συμφέρει- Επιλογή κινητήρα EFF1 ή EFF2Λειτουργία μεΡυθμ. Στροφών

Λειτουργία μεαπ’ ευθείαςΣύνδεση στο Δίκτυο

Energy Efficient Motor Drive Systems 2006

Documents

Transcript of Energy Efficient Motor Drive Systems 2006