7nach5 Der systemoptimierte Antriebsstrang bei Siemens … · • NEMA-Design-B-Motoren 201 – 500...

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7nach5 Der systemoptimierte Antriebsstrang bei Siemens Integrated Drive System (IDS) 7nach5 Der systemoptimierte Antriebsstrang bei Siemens Intern © Siemens AG 2013 Alle Rechte vorbehalten. siemens.com/ids Bodo Bernhardt Rainer Mayr Wolfgang Greis Jürgen Wachtler Rupert Schweiger
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  • 7nach5 Der systemoptimierte Antriebsstrang bei Siemens

    Integrated Drive System (IDS)7nach5 Der systemoptimierte Antriebsstrang bei Siemens

    Intern Siemens AG 2013 Alle Rechte vorbehalten. siemens.com/idsBodo Bernhardt

    Rainer Mayr

    Wolfgang Greis

    Jrgen Wachtler

    Rupert Schweiger

  • IDS Integrated Drive SystemsDie drei Dimensionene d e e s o e

    Integrated Drive Systems Beispiele KundennutzenHorizontale IntegrationHorizontale IntegrationIntegration von Antriebs-produkten zu in sichstimmigen Antriebs-systemen

    SIMOGEARsystemen

    ProduktivittZ l i k it

    Vertikale IntegrationIntegration des Antriebssystems

    TIA Portal V13

    Zuverlssigkeit Effizienz

    Antriebssystems in die TIA-Welt

    Lifecycle IntegrationLifecycle IntegrationTools und Services fr den gesamten Lebenszyklus

    Seite 2 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Condition Monitoring

  • IDS ApplikationsbeispielVertikalmhlee t a e

    Anforderungen:g geringe Bauhhe hohe Verfgbarkeit optimaler Wirkungsgrad in jedem Betriebspunkt Servicebetrieb mglichg

    Lsung: Einsatz von Standardkomponenten aufeinander abgestimmte Komponentenaufeinander abgestimmte Komponenten modulares System (2 6 Antriebe mglich) Alles aus einer Hand

    Seite 3 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    IDS

  • IDS ApplikationsbeispielBandantrieba da t eb

    Anforderungen:g hohe Verfgbarkeit Leistungen bis 2 MW Sanfter Anlauf variable Geschwindigkeiten geringe Betriebskosten robustes Design

    Lsung: Einsatz von Standardkomponenten aufeinander abgestimmte Komponenten

    Seite 4 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    IDS

  • Neuer Wirkungsgradstandardfr Niederspannungsmotoren ede spa u gs oto e

    Zwei parallele Entwicklungen in der Welt fordern ein Umdenken bezglich der Effizienz von elektrischen Maschinen.

    Zum einen wurde die Weltnorm IEC 60034-30(Bestimmung der Wirkungsgradklassen) einge-fhrt, welche die Wirkungsgrade von elektrischen Maschinen weltweit vergleichbar macht.

    Z d h b di t il h d L d d K t P t k llZum anderen haben die teilnehmenden Lnder dem Kyoto- Protokollzugestimmt, in ihrem Land den Aussto an CO bis 2020 massiv zu reduzieren. Diese Zusage soll durch verschiedene Manahmen erreicht werden. Hierzu hat die EU eine Richtlinie fr Energieverbraucher aufgesetzt und dies in der ErP-die EU eine Richtlinie fr Energieverbraucher aufgesetzt und dies in der ErPRichtlinie (ErP = Energy related Products) niedergeschrieben. Fr Europa ist dies gesetzlich in der EU-Verordnung 640/2009 geregelt.

    Seite 5 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • Neue Wirkungsgradstandards IEC 60034-30 eue u gsg adsta da ds C 6003 30

    Auswirkungen der neuen Wirkungsgradein Europa, USA und p ,China Entfllt 06/2016

    EU/CEMEP (alt) IEC 60034-30 NEMA MG1 GB 18613-2012IE 4 Grade 1 (IE 4)IE 3 Premium efficient Grade 2 (IE 3)

    EFF1 IE 2 Energy efficient Grade 3 (IE 2)EFF2 IE 1

    Seite 6 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    EFF3

  • NEMA, EISA (Energy Independence and Security Act; ffentliches Recht 110-140) fr USA e t c es ec t 0 0) US

    EISA-2007 verffentlicht im Jahr 2007, ungltig seit 19. Dezember 2010

    G ff S ( )Geltungsbereich, NEMA Premium efficient EISA 2007(IE3): Alle Motoren mit 1-200 hp fallen unter den EPAct 1992

    (NEMA MG-1 Tabelle 12-12). 2-, 4- und 6-polig Feuerlschpumpen sind eine Ausnahme

    sie knnen weiterhin als Energy Efficient eingesetzt werdensie knnen weiterhin als Energy Efficient eingesetzt werden.

    Geltungsbereich, NEMA Energy efficient EISA 2007 (IE2): Motoren, die nicht unter den EPAct 1992 (EPAct 1992, NEMA MG-1 Table 12-11) fallen. U-Rahmen-Motoren Design-C-Motoren Kurzgekuppelte Pumpenmotoren Fulose Motoren Vertikale Vollwellenmotoren mit normalem Schub (geprft in horizontaler Aufstellung) Alle 8 poligen Motoren (900 min1) Alle 8-poligen Motoren (900 min 1) Mehrphasenmotoren < 600 V (anders als 230 oder 460 V). NEMA-Design-B-Motoren 201 500 hp (NEMA MG-1 Tabelle 12-11)

    Seite 7 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • EU-Verordnung Nr. 640/2009 Wirkungsgradwerte

    Seite 8 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Quelle: ZVEI

  • Drehfeldmaschinene e d asc e

    cos***3 IUP

    Pelektrisch Ziel:Verluste minimieren

    Pcu1Stator

    cos31 IUP Pelektrisch Verluste minimieren

    Mehr Kupferdraht

    PFeStator

    Pzus 1

    Verlustreduziertes Blech

    K f t tt Al i i

    Dnneres Blech

    Rotor

    Pcu2PR

    Pzus 2adWirkungsgr :

    Kupfer statt Aluminium

    Optimierte Lfter + Lager Blechschnittgeometrie

    Die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsleistung sind die Verluste

    Pmechanisch VerlustePP

    PP

    mechanisch

    mechanisch

    1

    2

    55,9*

    2nMP Pmechanisch

    elektrisch

    mechanisch

    PP

    g g

    Seite 9 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsleistung sind die Verluste.Die Verlustwrme wird ber das Gehuse abgefhrt.

  • Weltweite Wirkungsgradanforderungen (1)e t e te u gsg ada o de u ge ( )

    Seite 10 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    ohne Gewhr

  • Was wird gltig und wann in Europa? Verabschiedete Manahmen fr Messungen gem ErPe absc edete a a e essu ge ge

    2011 2013 2015 2017 2019 2021

    IE2fr ALLE Motoren(gem. Norm)

    16.06.2011

    IE1/EFF2Ende

    IE2 minimum efficiency for induction motors, 0.75 kW 375 kW

    IE2 minimaler Wirkungsgrad fr Asynchronmotoren, 0,75 kW 375 kW

    IE3 fr Motoren>7,5 kW 375 kWoder

    IE3 minimaler Wirkungsgrad fr Motoren 7 5 kW 375 kW

    01.01.2015

    oder Umrichter + IE2-Motor

    Motoren, 7,5 kW 375 kWoder Umrichter + IE2-Motorkombination

    IE3 fr ALLE Motoren01.01.2017

    Innerhalb der EEA werden keine IE1-Motoren geliefert(siehe verabschiedeteIE3 fr ALLE Motoren

    0,75 kW 375 kWoderUmrichter + IE2-Motor

    (siehe verabschiedete Ausnahmen) IE3 minimaler Wirkungsgrad fr

    Motoren, 0,75 kW 375 kW oder Umrichter + IE2-Motorkombination

    Seite 11 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    EU-Verordnung 640/2009

  • Produktgesetze fr Energieverbrauch(EuP 640/2009/EG)( u 6 0/ 009/ G)

    Verffentlicht im September 2009; IE2 seit 06.2011; IE3 ab 01.2015/01.2017 Fordert zulssige minimale Wirkungsgrade fr

    Ni d t i h lb d EU

    Ausnahmen:Geltungsbereich:

    Niederspannungsmotoren innerhalb der EU Bezieht sich auf das in Verkehr bringen von Motoren und

    deren Inbetriebnahme auch wenn sie in andere Produkte integriert sind.

    Ausnahmen: Bremsmotoren Motoren gem ATEX (94/9/EC) Brandgasmotoren >400 oC

    Geltungsbereich: bis 1000 V 50/60 Hz 2-, 4- und 6-polig 0,75 kW ... 375 kW

    Wassergekhlte Motoren Motoren fr Aufstellungshhen

    > 1000 m und TUmgeb < 15 oC oder > 40 oC Motoren die vollstndig in einer Maschine integriert sind

    , Betriebsart S1

    Motoren, die vollstndig in einer Maschine integriert sind und deren Wirkungsgrad nicht unabhngig von dieser Maschine gemessen werden kann

    Motoren, die in einer Flssigkeit eingetaucht betrieben werden

    Seite 12 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    werden

  • Die Ausnahmen werden ab dem 27. Juli 2014 durch die Verordnung EuP 04/2014/EG verringert d e e o d u g u 0 / 0 / G e ge t

    nderung der Ausnahmen Aufstellhhe und Temperaturbereiche

    Gltig bis 26. Juli 2014 gem EuP 640/2009/EG Gltig seit 27. Juli 2014 gem EuP 04/2014/EG

    in Hhen ber 1.000 m ber demMeeresspiegel

    in Hhen ber 4.000 m ber demMeeresspiegel

    bei Umgebungstemperaturen ber 40 C bei Umgebungstemperaturen ber 60 C

    bei Umgebungstemperaturen unter 15 C bei Umgebungstemperaturen unter 30 Cbei Umgebungstemperaturen unter 15 C(beliebiger Motor) bzw. unter 0 C (wassergekhlterMotor)

    bei Umgebungstemperaturen unter 30 C(beliebiger Motor) bzw. unter 0 C (wassergekhlterMotor)

    bei Khlflssigkeitstemperaturen am Einlasseines Produkts unter 5 C oder ber 25 C

    bei Khlflssigkeitstemperaturen am Einlasseines Produkts unter 0 C oder ber 32 C

    Di d i d it Okt b 2013 i P tf li dt

    Seite 13 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Diese nderungen sind seit Oktober 2013 im Portfolio angewandt

  • IEC 60034-30-1 Energieeffizienzklassen Verffentlicht in Mrz 2014e e t c t 0

    IEC 60034-2 Wichtigste nderungen:

    Teil -1 Teil - 2Netzmotoren Spezialmotoren

    Standardmethoden zur Bestimmung der Verluste und des Wirkungsgrads aus Prfungen

    Motor-Leistungsbereich erweitertvon 0,12 kW auf bis zu 1000 kW

    Erweitert auf 8-polige MotorenNetzmotorenverffentlicht

    2007-09

    Spezialmotorenverffentlicht 2010-03-16

    IE4-Klasse wird in die Norm aufgenommen

    Einschrnkung auf nur dreiphasigeIEC 60034-30

    Effizienzklassen (IE-Klassen)

    Teil -1Netzmotoren

    Kfiglufermotoren gilt nicht mehr

    Ausgabe 1

    0,12 bis 1000 kW- bis 8-polig- verffentlicht

    2014-03-06

    Seite 14 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Quelle: I DT LD AR, Dr. Zwanziger

  • Energieeffizienzklassen fr Motoren an Umrichtern und fr Systeme u d Syste e

    IEC 60034-2Standardmethoden zur

    Neuer Entwurf fr einetechnische Spezifikation

    Teil - 3 (TS)Motoren fr

    Standardmethoden zur Bestimmung der Verluste und des Wirkungsgrads aus Prfungen

    Teil -1 Teil - 2Festdrehzahl- Sonder-

    technische Spezifikation60034-2-3 bei Messung derVerlustleistung der Motorenim Betrieb am Umrichter

    VSDgeschtzt Ende 2013

    IEC 60034-30

    Motorenverffentlicht

    2007-09

    Motorenverffentlicht 2010-03-16

    IEC 60034-30- 2 Energieeffizienz-klassen fr Motoren, die am Umrichterbetrieben werden es existiert immer

    h k i E t fIEC 60034-30

    Teil - 1 Teil - 2Netzversorgung Motoren fr Drive

    Controller SpeisungAusgabe 1

    Effizienzklassen (IE-Klassen)noch kein Entwurf

    Neue Norm IES-System, frEffizienzklassen fr das gesamteS t (M t d U i ht ) i tAusgabe 1

    0,12 bis 1000 kW- bis 8-polig

    System (Motor und Umrichter), istgeplant fr 2014

    Seite 15 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Quelle: I DT LD AR, Dr. Zwanziger

  • Energieeffizienzklassen fr Motoren an Umrichtern und fr Systeme (Referenzpunkte)

    Reference CompleteComplete Drive ModuleDrive Module(RCDM)

    Reference MotorMotor(RCDM)

    Reference Power Drive SystemPower Drive System(RPDS)

    u d Syste e ( e e e pu te)

    Restricted Siemens AG 2013. All rights reserved.

    Page 16 I DT LD P PRM4/JF

  • Umrichtermotorenkosteneffizientes Systemoste e e tes Syste

    System aus Umrichter-optimiertem Motor SIMOTICS GP/SD - VSD10 und Umrichter SINAMICS G120

    Merkmale/Funktion Nutzen

    Motor ist fr Umrichter-betrieb optimiert

    Hohe Zuverlssigkeit und Energieeinsparungbetrieb optimiert Energieeinsparung

    Investitionsoptimiertes Gesamtsystem mit ver-strktem Isolationssystem

    Effiziente Antriebslsung fr ein weites Feld von industriellen Applikationenstrktem Isolationssystem

    im Motorindustriellen Applikationen

    Code auf dem Typen-schild liefert vordefinierte Parametereinstellungen

    Inbetriebnahmezeit und -kosten werden vermin-dert, geringeres Risiko derParametereinstellungen

    fr den Umrichterdert, geringeres Risiko der Eingabe falscher Daten

    Integrierter Teil von IDS

    Erhhte Produktivitt, hohe Effizienz und Zuverlssigkeit

    Seite 17 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    g

  • VSD 10 Antriebsstrang fr StandardanforderungenAsynchronmotoren und Umrichter

    Technologie HauptnutzenVSD 10

    sy c o oto e u d U c te

    VSD-optimiert> optimiert fr G120-Umrichter

    VSD-Merkmale eingebaut> spannungsoptimiert> T S KTY

    Preis/Performance> Preisoptimierter

    VSD-Motor

    Anwenderfreundlichkeit> Ei f h l d> Temp.-Sensor KTY

    > Isolierte Lager NDE (FS280/315)> VSD-Typenschild

    1LE1-Plattform

    > Einfach auszulegen und zu starten

    VSD-Performance> Garantierte Per-

    formance-Daten mit> Hohe Flexibilitt G120-Umrichtern

    VSD10 ist der Begriff fr ein preisoptimiertes SINAMICS- und SIMOTICS-Antriebssystem basierend auf

    Asynchronmotoren (3-ph. ASM, Basiseffizienz) 2,2200 kW aufgebaut auf der mechanischen Plattform 1LE1

    und

    Umrichtern SINAMICS G120

    die zur Erzielung maximalen Kundennutzens zusammenwirken in den Zielapplikationssegmenten:Kompressoren, Lfter, Pumpen und Frderanlagen.

    Seite 18 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    p , , p g

  • SIMOTICS GP/SD Ergnzungen zur VSD10-Reihe SIMOTICS GP/SD im Leistungsbereich bis 200 kWS O CS G /S e stu gsbe e c b s 00

    SIMOTICS

    Hoch-Niederspannungsmotoren Motoren frDC-Motoren spannungs-

    motoren

    GP

    p g

    fr Netz- und Umrichterbetrieb

    SD XP DP TN DC HVHT

    Gleichstrom Hochspannung

    FD

    GeneralPurpose

    DefinitePurpose

    Trans-Norm

    SevereDuty

    Ex.-geschtzt

    High Torque

    FlexibleDuty

    Motoren fr Motion-Control-Anwendungen

    Servo Main Linear Torque

    S M L T

    n rn

    r1L

    E1-M

    otor

    eop

    timie

    rt f

    rN

    etzb

    etrie

    b (D

    OL)

    1LE1

    -Mot

    ore

    optim

    iert

    fr

    Net

    zbet

    rieb

    (DO

    L)

    SIMOTICS GP

    SIMOTICS SD

    GP

    SD TN

    1LE1

    .9

    umric

    hter

    -op

    timie

    rte

    Mot

    oren

    (VSD

    )

    1LE1

    .9

    umric

    hter

    -op

    timie

    rte

    Mot

    oren

    (VSD

    )

    SIMOTICS GPVSD10-Reihe

    SIMOTICS SD VSD10-Reihe FD

    GP

    SD

    Seite 19 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Leistungsbereich in kW

    SH: Basis 4-polig

    2.2 20015100 112 132 160 180 200 225 250 280 3159080

    0.55

  • Die VSD10-Reihe ist optimiert fr Frequenz-Umrichter der Reihe SINAMICS G120eque U c te de e e S CS G 0

    SINAMICS G120P/G120P Cabinet

    Der Spezialist fr Pumpen, Lfter und Kompressoren

    SINAMICS G120C

    Der kompakte und vielseitige Umrichter mit optimaler

    SINAMICS G120

    Der modulare Umrichter energieeffizient sicher und robust

    SINAMICS G120D

    Dezentrale Antriebe fr komplexeApplikationen mit Einzel-und Kompressoren

    Weiter Anwendungsbereich in der Industrie, Wasser-/Abwasser und

    Gebudetechnik, Heizung, Lftung, Klimatisierung

    pFunktionalitt

    Maschinenbauer und Distribu-toren, z. B. fr Frderbnder, Mischer, Extruder, Pumpen, Lfter, Kompressoren oder

    einfache Handling Maschinen

    energieeffizient, sicher und robust

    Weiter Bereich industrieller Applikationen

    /Mehrachssystemen

    Applikationen in der Frdertechnik, insbes. ausgelegt fr die Automobil-

    industrie, auch fr andere High-Performance-Frdereinrichtungen

    mit Bus Anschluss

    IP20, IP55

    3AC 380 480 V: 0,37 ...400 kW

    IP20

    3 AC 380 480 V: 0,55 18,5 kW

    einfache Handling-Maschinen

    IP20

    3 AC 380 480 V: 0,37 250 kW

    IP65

    3 AC 380 480 V: 0,75 7,5 kW

    mit Bus-Anschluss

    U/f-Regelung, Vektorregelung ohne Geber, Drehmomentregelung

    ohne Geber

    Keine Netzrckspeisung

    U/f-Regelung, Vektorregelung ohne Geber

    Keine Netzrckspeisung

    U/f-Regelung, Vektorregelung mit/ohne Geber, Drehmoment-

    regelung mit/ohne Geber

    Optional Netzrckspeisung

    U/f-Regelung, Vektorregelung mit/ohne Geber, Drehmoment-

    regelung mit/ohne Geber

    Netzrckspeisung

    Seite 20 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    ohne Geberregelung mit/ohne Geber regelung mit/ohne Geber

  • Vergleich der 1LE1-Motoren SIMOTICS GP/SD fr UmrichterbetriebS O CS G /S U c te bet eb

    UmrichteroptimierteMotoren

    NetzoptimierteMotoren

    Netzoptimierte Motoren

    1LE1.9 VSD10 Line 1LE1 IE2 1LE1 IE3

    Universeller EinsatzUmrichter-/Netzbetrieb

    Nur fr Umrichterbetrieb Ab 2015 nur Umrichter-einsatz in Europa

    fr Umrichter- und Netzbetrieb

    MEPS-Bestimmungen Bis jetzt keine Bestimmungen Mssen regionalen

    Bestimmungen entsprechen Mssen regionalen

    Bestimmungen entsprechen

    Investition geringer Referenz hher

    Optim. Nutzung d. Umr.-Spg. Typenschilddaten gelten fr Typenschilddaten gelten fr

    Performance-Daten beiUmrichterbetrieb

    Garantierte Performance-Daten Spezif. Umrichterfunktionen

    integriert 4Q-Betrieb mit SINAMICS GP

    und SD (incl. ALM, SLM und BLM)

    Netzbetrieb Einschrnkungen gem.

    Katalog D81.1 Kap. 2 Umrichterbetrieb

    Netzbetrieb Einschrnkungen gem.

    Katalog D81.1 Kap. 2 Umrichterbetrieb

    BLM)

    Rotortrgheitsmoment gering mig hoch

    Effizienz Klassen gem. IEC 60034-30-2 Motorverlustbestimmung gem.

    IEC 60034 2 3

    Klassen gem. IEC 60034-30-1 Motorverlustbestimmung gem.

    IEC 60034 2 1

    Klassen gem. IEC 60034-30-1 Motorverlustbestimmung gem.

    IEC 60034 2 1

    Seite 21 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    IEC 60034-2-3 IEC 60034-2-1 IEC 60034-2-1

    MEPS: Minimum Efficiency Performance Standard

  • SIMOTICS GP/SD VSD10-Reihe 2,2 kW bis 200 kWS O CS G /S S 0 e e , b s 00

    SIMOTICS GP/SD VSD10

    Technische Daten bersichtSIMOTICS GP/SD VSD10

    Achshhe SIMOTICS GP: AH100 AH160 (Aluminium) SIMOTICS SD: AH100-AH315 (Grauguss)

    Leistungsbereich / FS 2,2 kW 200 kW (bei Nenndrehzahl 1500 min1)Effizienzklasse Basiseffizienz, vorbereitet fr knftige Antriebssystem-BestimmungenPolzahl 4Drehzahl 1500 min1 (50 Hz) / 1800 min1 (60 Hz) /

    2610 min1 (87-Hz-Kennlinie)

    Spannungen Umrichter-Eingang: 400 V (50 Hz)/480 V (60 Hz)/230 V (50 Hz)Motor-Eingang: 380 V (50 Hz)/440 V (60 Hz)/220 V (50 Hz)

    Zertifikate CE (UL CSA S l t)Zertifikate CE, (UL, CSA-S geplant)

    Schutzart Standard IP 55/optional: IP 56, IP65Temperaturklasse 155(F) Ausnutzung nach 155(F)

    Seite 22 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Khlung Selbstbelftet (IC411) und mit Lfter (IC416)

  • Die Reihe SIMOTICS GP/SD-VSD10 und die SINAMICS-Umrichter sind ein starkes Teamd e S CS U c te s d e sta es ea

    Merkmale/Funktionen Nutzen

    VorteileMerkmale/Funktionen Nutzen Umrichterspezifische

    Leistungsdaten Garantierte Ausgangs-

    leistung Keine Leistungsminderung

    Einfache Inbetriebnahme durch vordefinierte Para-meter im SINAMICS G120

    Inbetriebnahmezeit -und -Kosten sind geringer

    meter im SINAMICS G120

    Optimale Spannungs-ausnutzung beim Betrieb mit SINAMICS G

    Geringere Motorverluste Erhhte Betriebs-

    zuverlssigkeitmit SINAMICS G zuverlssigkeit

    Spezielles Isolationssystem 4Q-Betrieb mit SINAMICS G/S (ALM, SLM, BLM) mglich ohne jegliche Einschrnkungen

    Seite 23 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Einschrnkungen

  • Entwickelt fr Applikationen mit Standard-Anforderungen bezglich Umrichterbetriebo de u ge be g c U c te bet eb

    Applikationen

    Pumpen

    Optimiert fr quadratische Gegenmoment-Kennliniein Verbindung mit SINAMICS G120P

    Optimiert fr Kreisel und Kolbenpumpen Optimiert fr Kreisel- und Kolbenpumpen

    Lfter

    Optimiert fr Radial und Axiallfter Optimiert fr Radial- und Axiallfter Ideales Antriebssystem fr Strmungsmaschinen

    F d t h ikFrdertechnik

    Ideal fr stndig wechselnde Lastzyklen Auch fr einen weiten Konstantmomentbereich

    (87-Hz-Kennlinie)

    Seite 24 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    (87 Hz Kennlinie)

  • Umrichteroptimierte Motoren kosteneffizientes- / energiekostenoptimiertes Systemkosteneffizientes / energiekostenoptimiertes System

    Investitionskosten-optimiert Energiekosten-optimiert (TCO) Flexibel, leistungsoptimiert u. effizient

    SINAMICS G120P

    SINAMICSG120 SINAMICSG120P

    SIMOTICS GP/SDVSD10

    SIMOTICS GP/SD

    SIMOTICS FD

    SIMOTICS GP/SDVSD4000 (SRM)

    N-EUPEX-Reihe RUPEX-Reihe ARPEX ARS-6-Reihe

    Leistungsbereich: 2,2 kW bis 200 kW Achshhen: 100 bis 315

    Leistungsbereich: 200 bis ber 1600 kWAchshhen: 315 bis 450

    200 kWSt d d t

    Seite 25 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    200 kW

    FS: 315Konfigurierte Motoren

    SIMOTICS FDStandardmotoren

    SIMOTICS SD & SIMOTICS GP

  • Portfolio-Erweiterung : umrichteroptimierte Motoren & wassergekhlte Netzmotoren& asse ge te et oto e

    Motoren

    SIMOTICS

    Gleichstrom-motoren

    SIMOTICS

    Hochspannungs-motorenNiederspannungsmotoren

    fr Netz- und Umrichterbetrieb

    Motoren

    fr Motion Control Anwendungen

    GP SD XP DP TN DC HVHT

    Direct Current High Voltage

    FD

    GeneralPurpose

    DefinitePurpose

    Trans-norm

    SevereDuty

    ExplosionProtected

    High Torque

    FlexibleDuty Servo Main Linear Torque

    S M L T

    o W Luftgekhlt Wassergekhlt

    oduk

    tpor

    tfolio

    Mot

    oren

    >20

    0kW

    VSD

    L

    g Wassergekhlt

    SIMOTICS TNSIMOTICS FD SIMOTICS TNSIMOTICS FD

    SIMOTICS TN

    Seite 26 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Pro

    LV-M

    DO

    L SIMOTICS TNSerie N-compact SIMOTICS FD

  • SIMOTICS FDvielfltiger Einsatz in Branchen und Anwendungen

    Achshhe 315 und 355

    e t ge sat a c e u d e du ge

    Luftgekhlte, geschlossene Ausfhrung

    Wassergekhlte Ausfhrung Luftgekhlte, offene Ausfhrung

    Eigenbelftung Fremdbelftung Wassermantel Wrmetauscher Eigenbelftung Fremdbelftung

    Khlart 1) IC 411 IC 416 IC 71W IC 86W IC 01 IC 06

    Schutzart 2) IP55 IP55 IP55 IP55 IP23 IP23

    VSD 200 650 kWLeistung 200 500 kW 200 530 kW VSD 200 650 kWDOL 200 600 kW 200 670 kW 200 650 kW 200 740 kW

    Ausfhrung Optimiert fr SINAMICS (VSD)Optimiert fr

    SINAMICS (VSD)

    Optimiert fr SINAMICS (VSD) oder Netz (DOL)

    Optimiert fr SINAMICS (VSD)

    Optimiert fr SINAMICS (VSD)

    Optimiert fr SINAMICS (VSD)

    DesignDesign

    Seite 27 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    1) Khlart IC37 auf Anfrage2) hhere Schutzarten optional verfgbar Simotics FD

  • Durch die Optimierung von SIMOTICS FD und SINAMICS G120P, G130, G150, S120, S120CM, S150ergeben sich Systemvorteile fr den Kundene gebe s c Syste o te e de u de

    Wirtschaftliches Gesamtsystem

    + Geringes GeruschMotor Schalldruckpegel

    +

    Motor-Bemessungsstrme angepasst an Umrichterausgangsstrme

    angegeben im Katalog D81.8

    Motor ausgelegt auf Bemessungs-Pulsfrequenz der Umrichter

    Optimale Spannungs-ausnutzung fr Betrieb am SINAMICS G und SINAMICS S

    Einfache SystemauswahlMotor zugeordnet zum

    +S CS S=> Keine berdimensionierung des Umrichters

    Motor zugeordnet zum bevorzugtem Umrichter im Katalog D81.8

    IDS Integrated Drive Systems

    Seite 28 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    IDS Integrated Drive SystemsSINAMICS LV und SIMOTICS FD

  • SIMOTICS FDvielfltiger Einsatz in Branchen und Anwendungene t ge sat a c e u d e du ge

    Luftgekhlte, geschlossene Ausfhrung

    Wassergekhlte Ausfhrung Luftgekhlte, offene Ausfhrung

    Eigenbelftung Fremdbelftung Wassermantel Wrmetauscher Eigenbelftung Fremdbelftung

    AnwendungBeispiele

    Pumpen, Lfter, Kompressoren

    Walzenstraen, Frderbnder,

    Papiermaschinen

    Extruder, Walzen, Bugstrahlruder.,

    Winden

    Propellerantriebe, Bugstrahlruder,

    Kompressoren, Lfter Krane, Extruder

    Branchen W&WW, Energie, Papier, Metall, Marine, Kunststoff, Marine, Stahl, Kran Stahl Energie Kran KunststoffBeispiele Chemie, O&G Mining, Zement Textil, Stahl, Papier Kunststoff Kran, Stahl, Energie, Kran, Kunststoff

    Seite 29 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    MetallPapierl & GasChemie W&WWBergbau EnergieMarine Kran Kunststoff

  • Produktbersicht Mechanical Drives

    SIMOGEAR Getriebemotoren 0,1 bis 200 kW / 20.000 NmBevel gear

    unitsHelical worm

    gear unitsWorm gear

    unitsHelical gear

    unitsParallel-shaft

    gear units

    SIG / FZGIndustrial gears

    Crane gear box Travel gear boxSIP Planetarygear box

    Cooling towerdrive

    Belt conveyor drive

    Industriegetriebe bis 4,5 MW / 1400 kNmBucket elevator

    gear boxPlanurex 2Planetarygear box

    Couplings bis 7200 kNm

    gear box

    FLUDEXFluid coupling

    ARPEXAll steel disc

    coupling

    ZAPEXGear coupling

    N-EUPEXClaw coupling

    BIPEX Jaw coupling

    ELPEXRubber coupling

    RUPEX Pin & bush

    coupling

    ELPEX-BRubber tire

    coupling

    ELPEX-SRubber disc

    coupling

    p g

    Seite 30 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • SIMOGEAR Getriebemotoren 0,1 bis 200 kW / 20.000 NmStirnrad- Flach und KegelstirnradgetriebemotorenStirnrad Flach und Kegelstirnradgetriebemotoren

    KegelradgetriebeB (2) und K (3)

    Stirnradgetriebe Flachgetriebe Getriebewirkungsgrad: < 2% Verluste je Stufe bei Stirn- und j

    Kegelstirnradgetriebe Drehzahlabhngige Planschverluste Optimierungsmglichkeiten bezgl.:

    - Wahl der Motorpolzahl (niedrigere Eintriebsdrehzahlen)

    Winkelgetriebe-V h

    )- 2-stufige Kegelstirnradgetriebe anstatt

    3-stufige bis 450 Nm einsetzbar.- Einbaulage (unterschiedl. lmenge im

    Getriebe)

    rad

    gut

    Verzahnungen

    HypoidSpiroplan

    Kegel

    ing

    ufe

    klei

    ner

    gerin

    gW

    irkun

    gsgrSchnecke

    starkVer

    schlei

    ge

    ri

    groer

    i-Bere

    ichin

    eine

    r Stu

    Seite 31 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    g

  • SIMOGEAR Getriebemotoren 0,1 bis 11 kW / 1600 NmStirnradschnecken- und Schneckengetriebemotoren

    Stirnrad-schnecke

    Schnecken-getriebe 300 0,95

    Achsabstand = 53 // Mn = 220 NmK - VerzahnungStirnradschnecke C39 mit Synthetik l

    Stirnradschnecken und Schneckengetriebemotoren

    200

    250

    omen

    t fb=

    1

    0 75

    0,80

    0,85

    0,90

    ad S

    chne

    cken

    stuf

    e

    50

    100

    150

    Dre

    hmo

    0

    0,60

    0,65

    0,70

    0,75

    Wirk

    ungs

    gra

    00 50 100 150 200 250 300 350

    bersetzung

    0,50

    0,55

    Getriebewirkungsgrad: Der Wirkungsgrad eta ist abhngig von der bersetzung im Schneckenteil Der Wirkungsgrad eta ist abhngig von der bersetzung im Schneckenteil Drehzahlabhngige Reibverluste in der Schnecke Anlaufwirkungsgrad

  • Industriegetriebe bis 4,5 MW / 1400 kNm

    SIG / FZG Crane gear box Travel gear boxSIP Planetary Cooling tower Belt conveyor

    Industrial gearsBucket elevatorPlanurex 2SIG / FZG

    Industrial gearsCrane gear box Travel gear boxSIP Planetary

    gear box Cooling tower

    driveBelt conveyor

    driveBucket elevator

    gear boxPlanurex 2Planetarygear box

    Getriebewirkungsgrad: < 2% Verluste je Stufe bei Stirn- und

    Kegelstirnradgetriebe Drehzahlabhngige Planschverluste Optimierungsmglichkeiten bezgl :

    Bauarten Stirnrad- und Kegelstirnradgetriebe

    Baugren 28

    bersetzungsstufen 1- bis 4-stufig Optimierungsmglichkeiten bezgl.:- Wahl der Motorpolzahl (niedrigere

    Eintriebsdrehzahlen)- Eine Getriebestufe einsparen- Einbaulage (unterschiedl. lmenge im

    Getriebe)

    bersetzungsstufen 1- bis 4-stufig

    Leistungen bis 4.500 kW

    bersetzungen i = 1 bis 450

    Nenndrehmomente bis 1.400.000 Nm Getriebe)- Wellendichtringe (berhrungslos)- Wahl der lsorte- Berhrungs- und verschleifreie

    Labyrinthdichtungen

    Einbaulagen horizontal und vertikal

    Seite 33 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • Industriegetriebe Wirkungsgrad / Wrmegrenzleistung

    Einsparung 1.260 kWh pro Jahr

    Flender SIG FZG

    Dies entspricht 1.008 kg CO2 !!

    Flender SIGB3SH510,

    iN= 71

    FZGB3SH10,

    iN= 71

    Getriebewirkungsgrad 96,11 % 95,90 %g g

    Gesamtverlustleistung(Verzahnungs-, Wlzlager-, hydraulische Verlustleistung)

    2.565 W 2.709 W

    Energieverbrauch /

    Bsp: Schneckenfrderer Holzschnitzel

    PMot = 75 kW

    Pab = 66 kW Energieverbrauch / Jahr 22.469 kWh 23.727 kWh

    Zusatzkhlung Nicht notwendigLfter an

    Antriebswelle

    ab

    n2 = 21 U/min

    T2 = 31.830 Nm

    fS gefordert >= 1,5 Terf = 47.745 Nm

    Seite 34 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • Kupplungen - Wirkungsgradbetrachtung

    FLUDEX ARPEX ZAPEX N-EUPEX BIPEX ELPEXRUPEX ELPEX-B ELPEX-S

    CouplingsFLUDEX

    Fluid couplingARPEX

    All steel disccoupling

    ZAPEXGear coupling

    N EUPEXClaw coupling

    BIPEX Jaw coupling

    ELPEXRubber coupling

    RUPEX Pin & bush

    coupling

    ELPEX BRubber tire

    coupling

    ELPEX SRubber disc

    coupling

    Kupplungen werden in der Wirkungsgradbewertung bisher nicht betrachtet.pp g g g gEine Kupplung erwrmt sich im Nennbetrieb bei normalen Bedingungen um ca. 7 10 K.Zum Vergleich: Getriebe und Motoren erwrmen sich im Mittel um ca. 50 Kelvin.Bei Kupplungen spielen andere Kriterien eine Rolle.Ausgleich von AchsversatzEntkopplung von Laststent opp u g o aststeEntkopplung von SchwingungsanregungenEntkopplung von Laststen einer Kolbenpumpe (Fludex)

    Selbst eine Fludex bewegt sich im Wirkungsgradbereich von >95% je nach Auslegung.Fludexkupplungen werden gerne bei Leistungen >> 7 5 kW eingesetzt Da diese Antriebe am Netz betriebenFludexkupplungen werden gerne bei Leistungen >> 7,5 kW eingesetzt. Da diese Antriebe am Netz betrieben werden greift hier die Norm, d.h. es sind dann IE3 Motoren einzusetzen. Der Wirkungsgrad der Fludex kann durch hohe Betriebsdrehzahlen und einen hohen Fllgrad optimiert werden, dies bedeutet aber dass die Kupplung steifer wird und dadurch evtl. das ursprngliche Auswahlkriterium nicht mehr erfllt.

    Fazit: Die Kupplungen werden in der Regel bei der Wirkungsgradbetrachtung nicht beleuchtet

    Seite 35 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Fazit: Die Kupplungen werden in der Regel bei der Wirkungsgradbetrachtung nicht beleuchtet.

  • 4 Jahre Motorenanalyse zeigen ein deutlich verndertes Verhalten der IE3-Motorene de tes e a te de 3 oto e

    Seite 36 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • IE3-Motoren sind anders verglichen mit IE2 die Ergebnisse von 4 Jahren Motorenanalysegeb sse o Ja e oto e a a yse

    Was ndert sich von IE1/IE2 auf IE3?

    Nennstrme der Motoren sinken bei gleicher Leistung

    Anlaufstromverhltnis Ia/In steigt

    Auswirkungen von IE3-MotorenAnlaufkurve eines IE3-Motoren

    Herausforderungen

    Anlaufstromverhltnis Ia/In steigt

    Inrush-Strom steigt

    Inrush-Strom wird nicht von den Motorenherstellern angegeben, ist fr die Motorenhersteller keine bekannte Gre

    Sowohl Anlaufstromverhltnis, als auch Inrush-Strom variieren fr jeden MotorWerte bewegen sich in einem groen Bereiche e be ege s c e e g oe e e c

    Siemens hat 4 Jahre lang mehrere tausend Motoren anhand der Daten analysiert

    Durch die Vermessung von Motoren ist auch die Gre Inrush-Strom mit bercksichtigt worden

    Seite 37 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Gre Inrush Strom mit bercksichtigt worden

  • Aufgrund der technischen Anpassungen ndern sich die elektrischen Eigenschaften bei den IE3-Motorend e e e t sc e ge sc a te be de 3 oto e

    IE3-Motoren Vernderung Anlaufstromverhltnisse, Nennstrom, Inrush im Bezug auf IE1/IE2

    Steigendes Hhere EffizienzSteigender Inrush-

    Analog zu der nderung der Effizienz der Motoren ist auch die nderung der Anlaufstromverhltnisse im unteren

    Steigendes Anlaufstromverhltnis

    Bei allen Effizienzklassen sind die Motoren im oberen Leistungsbereich effizienter

    Bei IE1-Motoren war der Unterschied der Effizienz zwischen unterem und oberen Leistungsbereich am grten

    Hhere Effizienz

    Analog zu der nderung der Effizienz der Motoren ist auch die nderung des I h St i t

    Strom

    Anlaufstromverhltnisse im unteren Leistungsbereich grer

    Die Steigerung liegt im Bereich zwischen 5 25 %

    Anlaufstrom

    oberen Leistungsbereich am grten

    Daher ist die geforderte Effizienzsteigerung bezogen auf IE1 fr die IE3-Motoren ist im unteren Leistungsbereich am grten und nimmt mit steigender Leistung ab

    Inrush-Stromes im unteren Leistungsbereich am grten und nimmt mit zunehmender Leistung ab

    Die Steigerung liegt im Bereich zwischen 20 48 %

    Die nderung des absoluten Anlaufstromes ist im unteren Leistungsbereich am grten und nimmt wie bei der geforderten Effizienzsteigerung nach oben ab

    Niedriger Nennstrom

    Analog zur Effizienzsteigerung ist die

    Analyse

    Der Inrush-Strom wird nicht in den technischen Daten der Motoren angegeben und ist beim Motorenhersteller auch nicht bekannt

    Im oberen Leistungsbereich ist die Steigerung des absoluten Anlaufstromes minimal

    Die prozentuale nderung ist geringer als beim Anlaufstromverhltnis, da die Steigerung durch den niedrigeren

    nderung des Bemessungsstromes im unteren Leistungsbereich grer

    Der Bemessungsstrome bei IE3-Motoren ist im Mittel zwischen 3 und 6 % niedriger als bei IE1-Motoren

    Der Inrush-Strom kann nur durch Vermessung der Motoren ermittelt werden

    Die Graphen zeigen die Ergebnisse einer umfassenden Analyse verschiedenster Motoren

    Seite 38 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Aufgrund der hohen Varianz zeigen die Graphen nur die Tendenz der Mittelwerte.

    g g gBemessungsstrom teilweise kompensiert wird

    verschiedenster Motoren

  • Die fr Schaltgerte kritische Faktoren werden teilweise durch die Applikation gedmpftte e se du c d e pp at o ged p t

    Dmpfende Wirkung auf den Strom durch die Applikation

    Vermessung der IE3-Motoren unter hrtesten Bedingungen steifes Netz, minimale Leitungslnge, ungnstiger Einschaltwinkel

    Applikationseinfluss Dmpfende Wirkung auf den Strom

    Weiches Netz Einknicken der Spannung

    pp at o se uss Dmpfende Wirkung auf den Strom

    Lnge der Leitung Leitungsimpedanz (Induktivitt) steigt

    Einschaltwinkel

    ste gt

    Einschalten nahe beim Nullpunkt, d d h i S

    Seite 39 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Einschaltwinkel dadurch weniger Spannung

  • Der steigende Inrush-Strom ist die grte Herausforderung fr die Schaltgertee aus o de u g d e Sc a tge te

    nderungen bei IE3 Auswirkungen auf Schaltgerte

    Geringerer Nennstrom Auswirkungen auf Gerte mit berlastberwachung in Kombination mit Kurzschlussschutz

    Steigendes Anlaufstromverhltnis

    Steigender Inrush Strom

    Auswirkungen auf Gerte mit Begrenzung auf maximal Strom, beim Einschaltverhalten vor allem

    mit Halbleiter

    Auswirkungen auf Schaltvermgen und integrierten

    Seite 40 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Steigender Inrush-Strom g g gKurzschlussschutz der Gerte

  • Wir sind IE3ready!s d 3 eadyys

    e

    Durch unsere jahrelange Analyse und Vermessung

    Ana

    ly der neuen Motoregeneration IE3 premium efficiency kennen wir die Anforderungen der IE3-Motoren an unsere Schaltgerte

    mie

    rung Wir haben unsere SIRIUS Schaltgerte fr diese

    neuen Anforderungen optimiert

    z.B. der neue Leistungsschalter 3RV2 Baugre S2

    Opt

    im mit angepasstem Auslseverhalten, erweitertem Einstellbereich und erhhtem Schaltvermgen

    E3 re

    ady! Wir sind IE3 ready!

    Jederzeit zuverlssiges Schalten und Schtzen

    von Motoren fr IE1 IE2 und IE3

    Seite 41 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    IE von Motoren fr IE1, IE2 und IE3

  • Fr den SIRIUS Leistungsschalter 3RV sind alle Auswirkungen der IE3-Motoren relevantus u ge de 3 oto e e e a t

    nderungen bei IE3 Auswirkungen auf Leistungsschalter

    3RV2 (BG S00 S2) 3RV1 (BG S3)

    Geringerer Nennstrom Auswirkung durch die Kombination aus berlastschutz und Kurzschlussschutz

    Steigendes Anlaufstromverhltnis

    Steigender Inrush Strom

    Ein-/Ausschaltvermgen muss ausreichend sein fr die hohen Anlaufstrme

    Fehlauslsungen und Verschweiung der Kontakte aufgrund der hohen Inrush Strme mssen

    Seite 42 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Steigender Inrush-Strom aufgrund der hohen Inrush-Strme mssen vermieden werden

  • Durch umfassende Manahmen sind die Leistungsschalter IE3readye stu gssc a te 3 eady

    SIRIUS Leistungsschalter Manahmen fr Einsatz mit IE3-Motoren

    ManahmenHerausforderungen Detailsg

    Neue oder erweiterte Einstell-bereiche1Geringerer Nennstrom

    Einstellbereiche nach unten vergrert um geringere Bemessungsstrme bei gleicher Leistung mit abzudecken, Einstell-bereiche der neuen BG S2 fr IE3-Motoren optimiert

    Details

    Anpassung Auslseverhalten2Steigendes Anlaufstromverhltnis

    St i d I h

    Motoren optimiert

    Untere Grenze des Toleranzbandes des Auslsewertes des Kurzschlussauslsers angehoben

    Schaltvermgen der BG S00 bis S2

    Erhhung Schaltvermgen3Steigender Inrush-

    Strom

    gerhht um die hheren Strme der Motoren schalten zu knnen

    3RV2 BG S00 /S0 3RV2 BG S2 3RV2 BG S3

    123

    123

    12

    Seite 43 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    3 3

  • Die berlappenden Strombereiche bieten Vorteile beim Einsatz mit IE3-Motorenbe sat t 3 oto e

    SIRIUS Leistungsschalter 3RV Projektierungshinweise fr Verwendung mit IE3-Motoren

    Wir empfehlen den Leistungsschalter so auszuwhlen,

    dass die Einstellung nicht im oberen Bereich der Einstellskala vorgenommen wird.

    min

    VerlustleistungEinstellwert

    max

    Die Verlustleistung des Leistungsschalters ist umso geringer, je weiter der Einstellwert vom Maximum entfernt liegt.

    Die Ansprechgrenze des Kurzschlussauslsers ist fest eingestellt und

    min

    Einstellwert = berlastauslser

    max

    Abstand

    Die Ansprechgrenze des Kurzschlussauslsers ist fest eingestellt und bezieht sich auf den Bemessungsstrom des Gertes (entspricht dem max. Einstellwert). Je grer der Abstand des eingestellten Stromwertes zum Maximalwert der Einstellskala, desto hher der Faktor fr den Ansprechwert des Kurzschlussauslsers

    Leistungsschalter A

    Leistungsschalter B

    Bemessungsstrom Motor

    Liegt der Bemessungsstrom des Motors nahe des Maximalwertes der Einstellskala, empfehlen wir bei berlappenden Einstellbereichen auf den nchstgreren Einstellbereich zu wechseln und dadurch den Abstand zur Ansprechgrenze zu erhhen.

    Seite 44 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Abstand zum Ansprechwert

  • Das Beispiel zeigt die Vorteile der Verwendung des hheren Einstellbereichs e e ste be e c s

    SIRIUS Leistungsschalter 3RV Beispiel fr Verwendung mit IE3-Motoren

    Applikation mit einem IE3-Motor (7,5 kW, IN = 14,3 A, IA/IN = 7,4)

    Auswahl der Leistungsschalter nach Bemessungsstrom:Motorbemessungsstrom 14,3AMgliche Leistungsschalter:Leistungsschalter A: Einstellskala 10-16 ALeistungsschalter B: Einstellskala 14-20 A

    Leistungsschalter A

    Leistungsschalter B

    Bemessungsstrom Motor14,3 A

    10 A 16 A

    Leistungsschalter B

    Abstand zum Ansprechwert

    14 A 20 AEnergieeinsparung:

    Im Berechnungsbeispiel liegt die Verlustleistung beim Leistungsschalter B um ca. 35% niedriger als beim Leistungsschalter A.

    Ansprechgrenze des Kurzschlussauslsers (13 x maximaler Einstellwert):

    Empfohlener Leistungsschalter B mit Einstellskala 14-20 A

    Leistungsschalter A: Ansprechgrenze 208 A (13 x 16 A) -> Faktor fr Bemessungsstrom 14,3 A: 14,54-fach

    Leistungsschalter B: Ansprechgrenze 260 A (13 x 20 A) -> Faktor fr Bemessungsstrom 14,3 A: 18,18-fach

    Seite 45 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • IE3 readyLeistungsschalter 3VL Motorschutz e stu gssc a te 3 oto sc ut

    Auslegungshinweise fr Kompaktleistungsschalter 3VLDie Kompaktleistungsschalter 3VL fr Motorschutz knnen auch p gmit IE3-Motoren eingesetzt werden. Bedingt durch die hheren Inrush- und Anlaufstrme whrend der Hochlaufphase des Motors muss der Kompaktleistungsschalter 3VL teilweise berdimensioniert werden Dies betrifft ins besonders denberdimensioniert werden. Dies betrifft ins besonders den Ansprechstrom des unverzgerten Kurzschlussauslser. Motorschutz:Da der Kompaktleistungsschalter 3VL ber einen elektronischen Auslser mit einem Einstellbereich von 0,4 .. 1 x In verfgt ist aber trotzdem der berlastschutz des Motors sichergestellt.Starterschutz: Der berlastschutz des Motors wird separat ber ein

    Motor-/ Starterschutzschalter 3VL ist IE3 ready.

    pentsprechendes elektronisches berlastrelais sichergestellt.

    Seite 46 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • Seite 47 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • SinaSave 6.0Energieeffizienzrechner fr den ges. Antriebsstrange g ee e ec e de ges t ebsst a g

    Berechnung Einsparpotentiale

    Berechnung der konkreten Einsparpotentiale durchenergieeffiziente Antriebslsungen mit SINAMICS anhand der anlagen- und prozessspezifischenKennwerte

    Zustzliche Ermittlung der Amortisationszeit derentsprechenden Gerte, die oft nur wenige Monatebetrgt

    10 Sprachen und internationale MaeinheitenA ch als Webapplikation erfgbar Auch als Webapplikation verfgbar

    SinaSave 6.0

    Seite 48 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • SinaSave 6.0Energieeffizienzrechner fr den ges. Antriebsstrang e g ee e ec e de ges t ebsst a g

    Seite 49 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • SIMOTICS EE-COMPARATOR AppAmortisationszeitrechner fr Festdrehzahlmotoreno t sat o s e t ec e estd e a oto e

    Berechnung von Energie- und Kosteneinsparungspotenzialep g p

    Berechnung der konkreten Einsparpotentiale durch den Einsatz von hocheffizienten Festdrehzahlmotoren.

    Zustzliche Ermittlung der Amortisationszeit derZustzliche Ermittlung der Amortisationszeit derentsprechenden Gerte, die oft nur wenige Monatebetrgt

    bersicht von lokalenMindestwirkungsgradanforderungen

    Technische Untersttzung durch ausfhrlicheInformationsfelder

    Ergebnisse knnen per Mail versendet werden Optimiert fr Smartphone und Tablet

    V f b i A St d G l Pl St Verfgbar im App Store und Google Play Store

    Seite 50 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • Frherkennung mechanischer Schden durch SchwingungsanalyseFrherkennung mechanischer Schden durch Schwingungsanalyse

    CMSIDS Drive Train ConditionCMSMonitoring

    Intern Siemens AG 2013 Alle Rechte vorbehalten. siemens.com/answers

  • Drive Train Condition MonitoringSchadensfrherkennungSchadensfrherkennung

    Anlagenzustand (Motor Kupplung Getriebe)

    Schwingungen Lrm Hitze Rauch AusfallSchwingungen Lrm Hitze Rauch

    Minuten

    Ausfall

    Wochen

    Tage

    Monate

    Schwingungsberwachung di i h t M th d F h k h i h S hd

    Seite 52 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    die sicherste Methode zur Frherkennung mechanischer Schden

  • Drive Train Condition Monitoring Produkte SIPLUS CMSProdukte SIPLUS CMS

    SIPLUS CMS1000Basisanalysemethoden

    SIPLUS CMS2000Basisanalysemethoden

    SIPLUS CMS4000Projektierbare Analysey y

    Standardanalysemethodenj y

    DetailauswertungenProzessdatenaufzeichnung

    Frequenzselektive Diagnose Temperaturberwachung Trendanalyse

    Frei projektierbare Analyse Know-How Schutz Prozessdatenaufzeichnung via

    SoftwarebausteineP fib S

    Kennwertbasierte berwachungMaschinenschwingungen Lager

    Darstellung ber Signalleuchte

    TrendanalyseDarstellung ber

    Ampel Integriertes Meldesystem Spektrum-Ansicht via

    Browser

    Profibus-Spy Flugschreiber Prozessdaten

    Darstellung ber Integriertes Meldesystem Tiefendiagnose in X-Tools

    Seite 53 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    g g Browser g

  • Drive Train Condition Monitoring Erkennbare SchdenErkennbare Schden

    Erkennbare mechanische und elektrische Schdenberwachen auf

    Stabbruch RotorFeldfehler Stator fMotoren

    Maschinenschwingung,

    Drehzahl und Temperatur

    vonSchaufelpassierfrequenzenAusrichtfehler fAufstellprobleme

    UnwuchtenBauteilresonanzen

    Motoren

    Pumpen/ Ventilatoren

    Antriebsstrnge

    Kompressoren

    KupplungsfehlerRiemenfehlerGetriebefehler

    InnenringAuenring

    WlzlagerschdenKfigWlzkrper

    Zahneingriffs-f hl

    Getriebeverschlei RohdatenausleitungSIPLUS CMS X-Tools

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    fehler fr Offline-Detaildiagnose

  • Drive Train Condition Monitoring Beispiele erkennbarer SchdenBeispiele erkennbarer Schden

    Pumpen / Lfter Getriebe Antrieb

    Resonanzen

    Schaufelpassierfrequenz

    AusrichtfehlerFeldfehler

    Rotorstabbruch

    UnwuchtZahneingriffsfehler Lagerschden

    Mechanische Schden

    R U ht

    Elektrische Fehler

    F ldf hl St tResonanzen

    Ausrichtfehler

    Lagerschden

    Unwucht

    Zahneingriffsfehler

    Schaufelpassierfrequenz

    Rotorstabbruch

    Feldfehler Stator

    Seite 55 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    Ausrichtfehler Schaufelpassierfrequenz

  • Drive Train Condition Monitoring - Reales BeispielLagerdefekt am ZahnkranzgetriebeLagerdefekt am Zahnkranzgetriebe

    Getriebezeichnung Entstandener Schaden am Lager-InnenringGetriebefoto

    1,6

    1,8

    2,0

    a [m/s]

    Trendverlauf

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    1,2

    1,4 Warnung

    Seite 56 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    08.07.03 02.09.03 28.10.03 23.12.03 17.02.04 13.04.04 08.06.04 03.08.04 28.09.04 23.11.04 18.01.05 15.03.05 10.05.05date

    0,2

    08.07.11 02.09.11 28.10.11 23.12.11 17.02.12 13.04.12 08.06.12 03.08.12 28.09.12 23.11.12 18.01.13 15.03.13 10.05.13

  • Drive Train Condition Monitoring Vergleich mit FingerprintBeispiel LagerschadenBeispiel Lagerschaden

    Der Lagergutzustand lsst sich als Fingerprint im Gert speichern und mit einer aktuellen Messung vergleichenMessung vergleichen

    Die aktuelle Messung zeigt im Beschleunigungsspektrum stark erhhte Werte ein Schaden bahnt sich an.

    Welcher Schaden liegt vor?

    Aktuelle Messung

    Fingerprint

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  • Drive Train Condition Monitoring Ermittlung der LagerschadfrequenzenErmittlung der Lagerschadfrequenzen

    Das Lager wird mit seinen Daten in der Hardwarekonfiguration hinterlegt. Drehzahlabhngigknnen nun die Schadfrequenzen des Lagers berechnet werdenknnen nun die Schadfrequenzen des Lagers berechnet werdenDie gemessene Schadfrequenz von 77,3 Hz deutet einen Wlzkrperschaden an.

    Seite 58 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • Drive Train Condition Monitoring Ihr Invest in SIPLUS CMS Ihr Invest in SIPLUS CMS

    Permanente berwachung zum Schutz Ihrer Maschinen

    Effektive berwachung wichtiger Prozesse und Anlagen

    Optimaler Lagerlauf sichert Energieeffizienz

    Schden werden frhzeitig erkannt

    Geplante Wartung statt spontane Reparatur

    Senkt die Kosten in der Instandhaltung Senkt die Kosten in der Instandhaltung

    Verfgbarkeit Ihrer Anlage wird erhht

    Optimale Ausnutzung der Lebensdauer der Aggregate

    zahlt sich aus!

    Seite 59 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    zahlt sich aus!

  • Vielen Dank fr Ihre Aufmerksamkeite e a e u e sa e t

    Bodo Bernhardt Rainer Mayr

    Wolfgang Greis

    Jrgen Wachtler

    Rupert Schweiger

    Seite 60 7nach5 IDS RC-DE I BAY

  • Links zu tiefergehenden Informationens u t e e ge e de o at o e

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    Seite 61 7nach5 IDS RC-DE I BAY

    http://support.automation.siemens.comhttp://www.siemens.de/siplus-cms