ErP-Richtlinie, Schaltgeräte, Wirkungsgrade - und der...

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ErP-Richtlinie, Schaltgeräte, Wirkungsgrade - und der Drehzahlstarter von Eaton

Andreas Miessen, Produktmanager – EATON, Produktlinie Drives & Softstarters


EATON

• Gründung im Jahre 1911

• Niederlassungen in nahezu allen Ländern der Erde

• Innovationszentren in Regionen auf der ganzen Welt

• Mehr als 102.000 Mitarbeiter weltweit

• 22,6 Mrd. USD Umsatz in 2014

• 50 % des Umsatzes außerhalb der USA

Motor

Control

Distribution

Equipment

DC Circuit

Protection

IEC Global Switchgear

Paralleling Switchgear

UPS Products

DC Products

Complete IEC

Low Voltage

Data Center

Solutions

Automation

Systems

Energy

Engineering

1979 1994 1998 2003 2004 2007 2005 2008 2009 2010 2011 2012

Diversified

electrical

manufacturer

Electrical

distribution


Einfachere, kompaktere und

kostengünstigere Maschinen

Inhalte des Vortrags

• ErP-Richtlinie

Inhalte und Auswirkungen

• Motorenverordnung

Auswirkungen auf Motoren und deren Schalt- und Schutzorgane

• Pumpen- und Lüfterverordnung

Erreichung von Wirkungsgraden durch Drehzahlregelung

• Neue Geräteklasse

Der Drehzahlstarter

Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen


Energieeffizienz

• Gesetzgebung

• ErP-Richtlinie


ErP-Richtlinie Energieeffizienz und die Gesetzgebung

Energieverbrauch

in Deutschland 2011

GHD 276 TWh

16%

Haushalte 609 TWh

25%

Industrie 729 TWh

30%

Verkehr 714 TWh 29%

• Energieeffizienz ist das Schlagwort schlechthin

• Anstrengungen der EU um die Klimaschutz-Ziele

zu erreichen

• Hier spielt auch die Gesetzgebung

eine wichtige Rolle

• Ziel: Energie gewissenhaft einsetzen und

Einsparpotenziale nutzen

• Festlegung von Mindestwirkungsgraden

bzw. max. Verlusten

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


• Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Ökodesign-Anforderungen

von „Energy related Products“

• Identifizierung von Produktgruppen mit einem hohen Potenzial zur kostengünstigen

Reduzierung von Treibhausgasen

• Beispiele für Produktgruppen, die für Eaton wichtig sind:

- Elektrische Motorsysteme

- Pumpen

- Lüfter

• Die Anforderungen an die Produktgruppen legen die Ausführungsrichtlinien fest z.B. EC

640/2009 für elektrische Motoren (= Motorenverordnung)

ErP-Richtlinie Hintergrund der ErP-Richtlinie

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


ErP-Richtlinie Ausführungsrichtlinien / Verordnungen

Zuverlässigere

Maschinen

Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen




ErP-Richtlinie Auswirkungen auf den Markt

Um den Vorschriften zu entsprechen, müssen:

• Produkte verändert werden (Stichwort: Motoren IE2 / IE3)

• Ganze Verfahren angepasst werden (Stichwort:

Durchflussmengenregelung mit Ventil vs. variabler Pumpendrehzahl)

Eaton hat auf den sich verändernden Markt reagiert:

• Schalt- und Schutzgeräte müssen „IE3-ready“ sein

• Entwicklung der neuen Gerätekategorie Drehzahlstarter

Die einfachste Art der variablen Motordrehzahl

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


Motorenverordnung

• Inhalt

• Drehzahlregelung im Vergleich zum Drosselventil


Motorenverordnung Effizienzklassen für Motoren

70

75

80

85

90

95

100

1 10 100 1000

Wirku

ng

sg

rad

de

r

Mo

tore

n(%

)

Motorleistung (kW) EFF1

EFF2

IE2

High

IE1

Standard

IE3

Premium

IE4

Super Premium

Hoher

Wirkungsgrad

Niedriger

Wirkungsgrad

IE1

IE2 IE3

IE4

Gerätekl

asse

Drehzahl

(rpm)

Drehmoment im

Dauer-betr. [Nm]

Leistung

(kW)

Nenn-wirkungs-

grad(%)

Energie-verlust

(W)

nach

IE1

IE1 1.500 35 5.5 87.4 693

IE2 1.500 35 5.5 87.7 676.5 -2.4%

IE3 1.500 35 5.5 89.6 572 -21.2%

IE4 1.500 35 5.5 92 440 -57.5%

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


Motorenverordnung Wirksamkeit

Juni 2011 Januar 2015 Januar 2017

Motoren der

Effizienzklasse

IE2 minimum

[7,5–375kW] Motoren:

IE3 minimum

oder

IE2+Drehzahlregelung

[0,75–375kW] Motoren:

IE3 minimum

oder

IE2+Drehzahlregelung

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


Motorenverordnung Technische Konsequenzen

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


Auslösekennlinie

PKZM0 …

Motorkennlinie

Der Strom beim Motorhochlauf und

Anlaufspitzstrom liegen unterhalb der

Auslösekennlinie. 1

Im Bereich des Anlaufspitzstromes sind

aber noch mögliche Toleranzen des

Magnetauslösers zu berücksichtigen. Je

nach Toleranzlage besteht die Gefahr von

Fehlauslösungen.

Anhebung des

Schnellauslöseransprechwertes von 14*In

auf 15,5*In.

Motorenverordnung Beispiel: Anpassung Motorschutzschalter

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


Motorenverordnung Motorstarter „IE3 ready“

Motorstarter von Eaton bieten die einfachste und zuverlässigste Art und Weise

zum Betrieb von IE3- und IE2-Motoren bei Anwendungen mit konstanter Drehzahl

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


Pumpen- und Lüfterverordnung

• Inhalt

• Drehzahlregelung im Vergleich zum Drosselventil


Pumpen- und Lüfterverordnung Inhalt

• Festlegung von minimale Wirkungsgrade für ein System

• In vielen Fällen erfüllen die existierenden Durchflussverstellungen

z.B. mit Ventilen und Drosselklappen die Anforderungen nicht.

• Drehzahlregelungen sind erforderlich, um die Verluste zu reduzieren.

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


Pumpen- und Lüfterverordnung Vergleich Energieverbrauch Drosselventil vs. Drehzahlregelung

Quelle: ZVEI

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


Pumpen- und Lüfterverordnung Vergleich Energieverbrauch Drosselventil vs. Drehzahlregelung

0

5

10

15

20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Le

istu

ng

(kW

)

Fluss (%)

Drosselventil

Drehzahlregelung

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


Der Drehzahlstarter

• Optionen für den Motorstart

• Die einfachste Art der variablen Motordrehzahl


Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Optionen für den Motorstart

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Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



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Maschinen

Stern/

Dreieck

Konstant

Reduziert

Schlag beim

Umschalten

Kosten / Funktionalität

Drehzahl-

starter

Variabel

Voll

Sanfter Start

Direktstarter

Konstant

Voll

Schlag

beim Start

Frequenz-

umrichter

Variabel

Voll

Sanfter Start

Drehzahl

Drehmoment

Verhalten beim Start


Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Der Starter mit der variablen Drehzahl

Die einfachste Art der variablen Motordrehzahl

• Positioniert zwischen Motorstarter und Frequenzumrichter

• Design und Auftreten eines Motorstarters

• Fähigkeit der variablen Drehzahlverstellung

• Out-Of-The-Box-Inbetriebnahme ohne jegliche Parametrierung

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Maschinen

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Maschinen



Zuverlässigere

Maschinen

Sicherere

Maschinen


• Anwendungen, in denen ein direkter Start aus mechanischen Gründen oder

aufgrund zu hoher Einschaltströme nicht akzeptiert werden kann

• Anwendungen, die heute mit einem Motorstarter ausgerüstet sind und wo

zukünftig eine Drehzahlverstellung erforderlich ist, um Vorschriften zu erfüllen

• Anwendungen, die heute mit einem Low-end-Frequenzumrichter ausgerüstet

sind, der immer noch zu komplex (oder zu teuer) ist

• Anwendungen mit Festdrehzahl, bei denen eine andere Frequenz als

Netzfrequenz benötigt wird

• Festdrehzahl-Anwendungen mit einer hohen Starthäufigkeit

Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Anwendungen

Sicherere

Maschinen

Energieeffiziente

Maschinen



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Maschinen

Sicherere

Maschinen


Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Weltweit im Einsatz

2,2 kW @ 230 V / 2,2 … 7,5 kW @ 400 V

0,25 … 1,5 kW @ 1~ 230 V & 3~ 400 V

…… am öffentlichen Netz und am

Industrienetz

• Mit integriertem Motorschutz

• Wendestarter

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Maschinen

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Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Zuverlässig im Betrieb

Integrierte Funktionen,

um ungewollte Abschaltungen zu vermeiden:

• DC-Bremsung, um Abschaltungen wegen Überstrom zu vermeiden,

z.B. bei Lüftern

• Automatische Reduzierung der Schaltfrequenz bei zu hoher

Kühlkörpertemperatur

• Automatische Anpassung von Ausgangsspannung und -frequenz im

Falle von generatorischem Betrieb oder zu steiler Verzögerungs-

rampe, um Abschaltungen aufgrund von Überspannung zu vermeiden

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Maschinen

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• Umgebungstemperatur: 60 °C


Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Im Bedarfsfall…

… mit dem Schraubendreher parametriert

• Rampenzeiten

• Motorschutz

• Klemmenbelegung

• Anpassung Netzspannung

(50 Hz / 60 Hz)

Die einfachste Art zum Erreichen von Energieeffizienz gemäß der

ErP-Richtlinie 2009/125/EC bei drehzahlgeregelten Motoren

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Maschinen

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Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Kein Stillstand…

… DE11 mit erweiterter Funktionalität

• CANopen

• Steckbare Klemmen

• konfigurierbarer Relaisausgang

Sicherere

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Energieeffiziente

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Fazit

Fassen wir noch einmal zusammen…

• Bei allen Drehstrommotoren bis 375 kW müssen die ErP-Richtlinien beachtet

werden. Eaton bietet die einfachste, kostengünstigste und zuverlässigste Art

sie schon heute zu erfüllen.

• Bei Anwendungen mit konstanter Drehzahl ist darauf zu achten, dass die

Motorstarter „IE3 ready“ sind.

• Bei einfachen Anwendungen mit variabler Drehzahl bietet der

Drehzahlstarter die ideale Lösung.

• Vom Motorstarter bis zum Frequenzumrichter bietet Eaton für jede

Anforderungen die passende Lösung.



Zuverlässigere

Maschinen

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Weitere Informationen

Weitere Informationen finden Sie auf der Internetseite: www.eaton.de/IE3

„Motorschutz im Zeitalter von IE3“ „ERP-Richtlinie erfolgreich umsetzen“



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Besuchen Sie uns…

Halle 11, Stand C63



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