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

Jürgen 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

• ProduktivitätZ lä i k it

Vertikale IntegrationIntegration des Antriebssystems

TIA Portal – V13

• Zuverlässigkeit• Effizienz

Antriebssystems in die TIA-Welt

Lifecycle IntegrationLifecycle IntegrationTools und Services für den gesamten Lebenszyklus

Seite 2 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Condition Monitoring

IDS – ApplikationsbeispielVertikalmühlee t a ü e

Anforderungen:g• geringe Bauhöhe• hohe Verfügbarkeit• optimaler Wirkungsgrad in jedem Betriebspunkt• Servicebetrieb möglichg

Lösung:• Einsatz von Standardkomponenten• aufeinander abgestimmte Komponentenaufeinander abgestimmte Komponenten• modulares System (2 – 6 Antriebe möglich)• Alles aus einer Hand

Seite 3 7nach5 IDS RC-DE I BAY

IDS

IDS – ApplikationsbeispielBandantrieba da t eb

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

Lösung:• Einsatz von Standardkomponenten• aufeinander abgestimmte Komponenten

Seite 4 7nach5 IDS RC-DE I BAY

IDS

Neuer Wirkungsgradstandardfür Niederspannungsmotorenü ede spa u gs oto e

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

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

Z d h b di t il h d Lä d d K t P t k llZum anderen haben die teilnehmenden Länder dem Kyoto- Protokollzugestimmt, in ihrem Land den Ausstoß an CO² bis 2020 massiv zu reduzieren. Diese Zusage soll durch verschiedene Maßnahmen erreicht werden. Hierzu hat die EU eine Richtlinie für Energieverbraucher“ aufgesetzt und dies in der ErP-die EU eine Richtlinie für „Energieverbraucher aufgesetzt und dies in der ErPRichtlinie (ErP = Energy related Products) niedergeschrieben. Für 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 Entfällt 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; Öffentliches Recht 110-140) für USAÖ e t c es ec t 0 0) ü US

• EISA-2007 veröffentlicht im Jahr 2007, ungültig 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• Feuerlöschpumpen sind eine Ausnahme –

sie können weiterhin als “Energy Efficient” eingesetzt werdensie können 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• Fußlose Motoren• Vertikale Vollwellenmotoren mit normalem Schub (geprüft in horizontaler Aufstellung) • Alle 8 poligen Motoren (900 min–1)• 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 PelektrischVerluste minimieren

Mehr Kupferdraht

PFeStator

Pzus 1

Verlustreduziertes Blech

K f t tt Al i i

Dünneres Blech

Rotor

Pcu2PR

Pzus 2adWirkungsgr :

Kupfer statt Aluminium

Optimierte Lüfter + Lager Blechschnittgeometrie

Die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsleistung sind die Verluste

PmechanischVerlusteP

P

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 Verlustwärme wird über das Gehäuse abgeführt.

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

Seite 10 7nach5 IDS RC-DE I BAY

ohne Gewähr

Was wird gültig – und wann in Europa? Verabschiedete Maßnahmen für Messungen gemäß ErPe absc edete aß a e ü essu ge ge äß

2011 2013 2015 2017 2019 2021

IE2für ALLE Motoren(gem. Norm)

16.06.2011

IE1/EFF2Ende

IE2 minimum efficiency for induction motors, 0.75 kW – 375 kW

IE2 minimaler Wirkungsgrad für Asynchronmotoren, 0,75 kW – 375 kW

IE3 für Motoren>7,5 kW – 375 kWoder

IE3 minimaler Wirkungsgrad für Motoren 7 5 kW 375 kW

01.01.2015

oder Umrichter + IE2-Motor

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

IE3 für ALLE Motoren01.01.2017

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

0,75 kW – 375 kWoderUmrichter + IE2-Motor

(siehe verabschiedete Ausnahmen) IE3 minimaler Wirkungsgrad für

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

Seite 11 7nach5 IDS RC-DE I BAY

EU-Verordnung 640/2009

Produktgesetze für Energieverbrauch(EuP – 640/2009/EG)( u 6 0/ 009/ G)

• Veröffentlicht im September 2009; IE2 seit 06.2011; IE3 ab 01.2015/01.2017• Fordert zulässige minimale Wirkungsgrade für

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 gemäß ATEX (94/9/EC)• Brandgasmotoren >400 oC

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

• Wassergekühlte Motoren• Motoren für Aufstellungshöhen

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

,• Betriebsart S1

• Motoren, die vollständig in einer Maschine integriert sind und deren Wirkungsgrad nicht unabhängig von dieser Maschine gemessen werden kann

• Motoren, die in einer Flüssigkeit 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

Änderung der Ausnahmen Aufstellhöhe und Temperaturbereiche

Gültig bis 26. Juli 2014 gemäß EuP 640/2009/EG Gültig seit 27. Juli 2014 gemäß EuP 04/2014/EG

in Höhen über 1.000 m über demMeeresspiegel

in Höhen über 4.000 m über demMeeresspiegel

bei Umgebungstemperaturen über 40 °C bei Umgebungstemperaturen über 60 °C

bei Umgebungstemperaturen unter –15 °C bei Umgebungstemperaturen unter –30 °Cbei Umgebungstemperaturen unter 15 C(beliebiger Motor) bzw. unter 0 °C (wassergekühlterMotor)

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

bei Kühlflüssigkeitstemperaturen am Einlasseines Produkts unter 5 °C oder über 25 °C

bei Kühlflüssigkeitstemperaturen am Einlasseines Produkts unter 0 °C oder über 32 °C

Di Ä d i d it Okt b 2013 i P tf li dt

Seite 13 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Diese Änderungen sind seit Oktober 2013 im Portfolio angewandt

IEC 60034-30-1 Energieeffizienzklassen –Veröffentlicht in März 2014e ö e t c t ä 0

IEC 60034-2 Wichtigste Änderungen:

Teil -1 Teil - 2Netzmotoren Spezialmotoren

Standardmethoden zur Bestimmung der Verluste und des Wirkungsgrads aus Prüfungen

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

• Erweitert auf 8-polige MotorenNetzmotorenveröffentlicht

2007-09

Spezialmotorenveröffentlicht 2010-03-16

• IE4-Klasse wird in die Norm aufgenommen

• Einschränkung auf nur dreiphasigeIEC 60034-30

Effizienzklassen (IE-Klassen)

Teil -1Netzmotoren

Käfigläufermotoren gilt nicht mehr

Ausgabe 1

0,12 bis 1000 kW- bis 8-polig…- veröffentlicht

2014-03-06

Seite 14 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Quelle: I DT LD AR, Dr. Zwanziger

Energieeffizienzklassen für Motoren an Umrichtern und für Systeme u d ü Syste e

IEC 60034-2Standardmethoden zur

• Neuer Entwurf für einetechnische Spezifikation

Teil - 3 (TS)Motoren für

Standardmethoden zur Bestimmung der Verluste und des Wirkungsgrads aus Prüfungen

Teil -1 Teil - 2Festdrehzahl- Sonder-

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

VSDgeschätzt Ende 2013

IEC 60034-30

Motorenveröffentlicht

2007-09

Motorenveröffentlicht 2010-03-16

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

h k i E t fIEC 60034-30

Teil - 1 Teil - 2Netzversorgung Motoren für Drive

Controller SpeisungAusgabe 1

Effizienzklassen (IE-Klassen)noch kein Entwurf

• Neue Norm “IES”-System, fürEffizienzklassen für 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 für 2014

Seite 15 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Quelle: I DT LD AR, Dr. Zwanziger

Energieeffizienzklassen für Motoren an Umrichtern und für Systeme (Referenzpunkte)

Reference CompleteComplete Drive ModuleDrive Module(RCDM)

Reference MotorMotor(RCDM)

Reference Power Drive SystemPower Drive System(RPDS)

u d ü Syste e ( e e e pu te)

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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 für Umrichter-betrieb optimiert

• Hohe Zuverlässigkeit und Energieeinsparungbetrieb optimiert Energieeinsparung

• Investitionsoptimiertes Gesamtsystem mit ver-stärktem Isolationssystem

• Effiziente Antriebslösung für ein weites Feld von industriellen Applikationenstärktem Isolationssystem

im Motorindustriellen Applikationen

• Code auf dem Typen-schild liefert vordefinierte Parametereinstellungen

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

für den Umrichterdert, geringeres Risiko der Eingabe falscher Daten

• Integrierter Teil von IDS

• Erhöhte Produktivität, hohe Effizienz und Zuverlässigkeit

Seite 17 7nach5 IDS RC-DE I BAY

g

VSD 10 – Antriebsstrang für StandardanforderungenAsynchronmotoren und Umrichter

Technologie HauptnutzenVSD 10

sy c o oto e u d U c te

• VSD-optimiert> optimiert für 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 Flexibilität G120-Umrichtern

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

• Asynchronmotoren (3-ph. ASM, Basiseffizienz) 2,2…200 kW aufgebaut auf der mechanischen Plattform 1LE1

und

• Umrichtern SINAMICS G120

die zur Erzielung maximalen Kundennutzens zusammenwirken in den Zielapplikationssegmenten:Kompressoren, Lüfter, Pumpen und Förderanlagen.

Seite 18 7nach5 IDS RC-DE I BAY

p , , p g

SIMOTICS GP/SD – Ergänzungen 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 fürDC-Motoren spannungs-

motoren

GP

p g

für Netz- und Umrichterbetrieb

SD XP DP TN DC HVHT

Gleichstrom Hochspannung

FD

GeneralPurpose

DefinitePurpose

Trans-Norm

SevereDuty

Ex.-geschützt

High Torque

FlexibleDuty

Motoren für Motion-Control-Anwendungen

Servo Main Linear Torque

S M L T

n rn r1L

E1-M

otor

eop

timie

rt fü

rN

etzb

etrie

b (D

OL)

1LE1

-Mot

ore

optim

iert

für

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 für Frequenz-Umrichter der Reihe SINAMICS G120eque U c te de e e S CS G 0

SINAMICS G120P/G120P Cabinet

Der Spezialist für Pumpen, Lüfter und Kompressoren

SINAMICS G120C

Der kompakte und vielseitige Umrichter mit optimaler

SINAMICS G120

Der modulare Umrichter energieeffizient sicher und robust

SINAMICS G120D

Dezentrale Antriebe für komplexeApplikationen mit Einzel-und Kompressoren

Weiter Anwendungsbereich in der Industrie, Wasser-/Abwasser und

Gebäudetechnik, Heizung, Lüftung, Klimatisierung

pFunktionalität

Maschinenbauer und Distribu-toren, z. B. für Förderbänder, Mischer, Extruder, Pumpen, Lüfter, Kompressoren oder

einfache Handling Maschinen

energieeffizient, sicher und robust

Weiter Bereich industrieller Applikationen

/Mehrachssystemen

Applikationen in der Fördertechnik, insbes. ausgelegt für die Automobil-

industrie, auch für andere High-Performance-Fördereinrichtungen

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 Netzrückspeisung

U/f-Regelung, Vektorregelung ohne Geber

Keine Netzrückspeisung

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

regelung mit/ohne Geber

Optional Netzrückspeisung

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

regelung mit/ohne Geber

Netzrückspeisung

Seite 20 7nach5 IDS RC-DE I BAY

ohne Geberregelung mit/ohne Geber regelung mit/ohne Geber

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

UmrichteroptimierteMotoren

NetzoptimierteMotoren

Netzoptimierte Motoren

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

Universeller EinsatzUmrichter-/Netzbetrieb

• Nur für Umrichterbetrieb • Ab 2015 nur Umrichter-einsatz in Europa

• für Umrichter- und Netzbetrieb

MEPS-Bestimmungen• Bis jetzt keine Bestimmungen • Müssen regionalen

Bestimmungen entsprechen• Müssen regionalen

Bestimmungen entsprechen

Investition • geringer • Referenz • höher

• Optim. Nutzung d. Umr.-Spg. • Typenschilddaten gelten für • Typenschilddaten gelten für

Performance-Daten beiUmrichterbetrieb

• Garantierte Performance-Daten• Spezif. Umrichterfunktionen

integriert• 4Q-Betrieb mit SINAMICS GP

und SD (incl. ALM, SLM und BLM)

Netzbetrieb• Einschränkungen gem.

Katalog D81.1 Kap. 2 –Umrichterbetrieb

Netzbetrieb• Einschränkungen gem.

Katalog D81.1 Kap. 2 –Umrichterbetrieb

BLM)

Rotorträgheitsmoment • gering • mäßig • 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 – ÜbersichtSIMOTICS GP/SD VSD10

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

Leistungsbereich / FS 2,2 kW – 200 kW (bei Nenndrehzahl 1500 min–1)

Effizienzklasse Basiseffizienz, vorbereitet für künftige Antriebssystem-Bestimmungen

Polzahl 4

Drehzahl 1500 min–1 (50 Hz) / 1800 min–1 (60 Hz) /2610 min–1 (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, IP65

Temperaturklasse 155(F) Ausnutzung nach 155(F)

Seite 22 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Kühlung Selbstbelüftet (IC411) und mit Lüfter (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• Erhöhte Betriebs-

zuverlässigkeitmit SINAMICS G zuverlässigkeit

• Spezielles Isolationssystem • 4Q-Betrieb mit SINAMICS G/S (ALM, SLM, BLM) möglich ohne jegliche Einschränkungen

Seite 23 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Einschränkungen

Entwickelt für Applikationen mit Standard-Anforderungen bezüglich Umrichterbetriebo de u ge be üg c U c te bet eb

Applikationen

Pumpen

• Optimiert für quadratische Gegenmoment-Kennliniein Verbindung mit SINAMICS G120P

• Optimiert für Kreisel und Kolbenpumpen• Optimiert für Kreisel- und Kolbenpumpen

Lüfter

• Optimiert für Radial und Axiallüfter• Optimiert für Radial- und Axiallüfter• Ideales Antriebssystem für Strömungsmaschinen

Fö d t h ikFördertechnik

• Ideal für ständig wechselnde Lastzyklen• Auch für 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 SINAMICS

G120P

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 Achshöhen: 100 bis 315

Leistungsbereich: 200 bis über 1600 kWAchshöhen: 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 & wassergekühlte Netzmotoren& asse ge ü te et oto e

Motoren

SIMOTICS ®

Gleichstrom-motoren

SIMOTICS ®

Hochspannungs-motorenNiederspannungsmotoren

für Netz- und Umrichterbetrieb

Motoren

für 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 Luftgekühlt Wassergekühlt

oduk

tpor

tfolio

Mot

oren

>20

0kW

VSD

L

g Wassergekühlt

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 FDvielfältiger Einsatz in Branchen und Anwendungen

Achshöhe 315 und 355

e ä t ge sat a c e u d e du ge

Luftgekühlte, geschlossene Ausführung

Wassergekühlte Ausführung Luftgekühlte, offene Ausführung

Eigenbelüftung Fremdbelüftung Wassermantel Wärmetauscher Eigenbelüftung Fremdbelüftung

Kühlart 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

Ausführung Optimiert für SINAMICS (VSD)

Optimiert für SINAMICS (VSD)

Optimiert für SINAMICS (VSD) oder Netz (DOL)

Optimiert für SINAMICS (VSD)

Optimiert für SINAMICS (VSD)

Optimiert für SINAMICS (VSD)

DesignDesign

Seite 27 7nach5 IDS RC-DE I BAY

1) Kühlart IC37 auf Anfrage2) höhere Schutzarten optional verfügbar Simotics FD

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

Wirtschaftliches Gesamtsystem

+ Geringes GeräuschMotor Schalldruckpegel

+

Motor-Bemessungsströme angepasst an Umrichterausgangsströme

angegeben im Katalog D81.8

Motor ausgelegt auf Bemessungs-Pulsfrequenz der Umrichter

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

Einfache SystemauswahlMotor zugeordnet zum

+S CS S

=> Keine Überdimensionierung 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 FDvielfältiger Einsatz in Branchen und Anwendungene ä t ge sat a c e u d e du ge

Luftgekühlte, geschlossene Ausführung

Wassergekühlte Ausführung Luftgekühlte, offene Ausführung

Eigenbelüftung Fremdbelüftung Wassermantel Wärmetauscher Eigenbelüftung Fremdbelüftung

AnwendungBeispiele

Pumpen, Lüfter, Kompressoren

Walzenstraßen, Förderbänder,

Papiermaschinen

Extruder, Walzen, Bugstrahlruder.,

Winden

Propellerantriebe, Bugstrahlruder,

Kompressoren, Lüfter 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

MetallPapierÖl & GasChemie W&WWBergbau EnergieMarine Kran Kunststoff

Produktübersicht 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• Drehzahlabhängige Planschverluste• Optimierungsmöglichkeiten bezgl.:

- Wahl der Motorpolzahl (niedrigere Eintriebsdrehzahlen)

Winkelgetriebe-V h

)- 2-stufige Kegelstirnradgetriebe anstatt

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

Getriebe)

rad

gut

Verzahnungen

HypoidSpiroplan

Kegel

ing

ufe

klei

ner

gerin

gW

irkun

gsgrSchnecke

stark Versc

hleiß

geri

großer 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 Öl

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

Übersetzung

0,50

0,55

Getriebewirkungsgrad:• Der Wirkungsgrad eta ist abhängig von der Übersetzung im Schneckenteil• Der Wirkungsgrad eta ist abhängig von der Übersetzung im Schneckenteil• Drehzahlabhängige Reibverluste in der Schnecke• Anlaufwirkungsgrad << Wirkungsgrad im Betrieb• Im Kältebetrieb sinkt der Wirkungsgrad nochmal wegen der Schmierfähigkeit des Schmiermittels• Optimierungsmöglichkeiten:

Bevorzugt Stirnradschnecke wählen (oder noch besser Kegelstirnrad)

Seite 32 7nach5 IDS RC-DE I BAY

- Bevorzugt Stirnradschnecke wählen (oder noch besser Kegelstirnrad)- niedrigere Eintriebsdrehzahlen (hohe Schneckendrehzahl = hohe Verluste)

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• Drehzahlabhängige Planschverluste• Optimierungsmöglichkeiten bezgl :

Bauarten Stirnrad- und Kegelstirnradgetriebe

Baugrößen 28

Übersetzungsstufen 1- bis 4-stufig Optimierungsmöglichkeiten bezgl.:- Wahl der Motorpolzahl (niedrigere

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

Getriebe)

Übersetzungsstufen 1- bis 4-stufig

Leistungen bis 4.500 kW

Übersetzungen i = 1 bis 450

Nenndrehmomente bis 1.400.000 Nm Getriebe)- Wellendichtringe (berührungslos)- Wahl der Ölsorte- Berührungs- und verschleißfreie

Labyrinthdichtungen

Einbaulagen horizontal und vertikal

Seite 33 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Industriegetriebe – Wirkungsgrad / Wärmegrenzleistung

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-, Wälzlager-, hydraulische Verlustleistung)

2.565 W 2.709 W

Energieverbrauch /

Bsp: Schneckenförderer „Holzschnitzel“

PMot = 75 kW

Pab = 66 kW Energieverbrauch / Jahr 22.469 kWh 23.727 kWh

Zusatzkühlung Nicht notwendig

Lüfter 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 erwärmt sich im Nennbetrieb bei normalen Bedingungen um ca. 7 – 10 K.Zum Vergleich: Getriebe und Motoren erwärmen sich im Mittel um ca. 50 Kelvin.Bei Kupplungen spielen andere Kriterien eine Rolle.Ausgleich von AchsversatzEntkopplung von Laststößent opp u g o aststößeEntkopplung von SchwingungsanregungenEntkopplung von Laststößen 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 Füllgrad optimiert werden, dies bedeutet aber dass die Kupplung steifer wird und dadurch evtl. das ursprüngliche Auswahlkriterium nicht mehr erfüllt.

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 verändertes Verhalten der IE3-Motorene ä 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 ändert sich von IE1/IE2 auf IE3?

► Nennströme der Motoren sinken bei gleicher Leistung

► Anlaufstromverhältnis Ia/In steigt

Auswirkungen von IE3-MotorenAnlaufkurve eines IE3-Motoren

Herausforderungen

► Anlaufstromverhältnis Ia/In steigt

► Inrush-Strom steigt

► Inrush-Strom wird nicht von den Motorenherstellern angegeben, ist für die Motorenhersteller keine bekannte Größe

►Sowohl Anlaufstromverhältnis, als auch Inrush-Strom variieren für jeden MotorWerte bewegen sich in einem großen Bereiche e be ege s c e e g oße e e c

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

Durch die Vermessung von Motoren ist auch die Größe Inrush-Strom mit berücksichtigt worden

Seite 37 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Größe Inrush Strom mit berücksichtigt worden

Aufgrund der technischen Anpassungen ändern 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 – Veränderung Anlaufstromverhältnisse, Nennstrom, Inrush im Bezug auf IE1/IE2

Steigendes Höhere Effizienz Steigender Inrush-

Analog zu der Änderung der Effizienz der Motoren ist auch die Änderung der Anlaufstromverhältnisse im unteren

Steigendes Anlaufstromverhältnis

Bei allen Effizienzklassen sind die Motoren im oberen Leistungsbereich effizienter

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

Höhere Effizienz

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

Strom

Anlaufstromverhältnisse im unteren Leistungsbereich größer

Die Steigerung liegt im Bereich zwischen 5 – 25 %

Anlaufstrom

oberen Leistungsbereich am größten

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

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

Die Steigerung liegt im Bereich zwischen 20 – 48 %

Die Änderung des absoluten Anlaufstromes ist im unteren Leistungsbereich am größten 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 Änderung ist geringer als beim Anlaufstromverhältnis, da die Steigerung durch den niedrigeren

Änderung des Bemessungsstromes im unteren Leistungsbereich größer

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 für Schaltgeräte kritische Faktoren werden teilweise durch die Applikation gedämpftte e se du c d e pp at o gedä p t

Dämpfende Wirkung auf den Strom durch die Applikation

Vermessung der IE3-Motoren unter härtesten Bedingungen – steifes Netz, minimale Leitungslänge, ungünstiger Einschaltwinkel

Applikationseinfluss Dämpfende Wirkung auf den Strom

Weiches Netz Einknicken der Spannung

pp at o se uss Dämpfende Wirkung auf den Strom

Länge der Leitung Leitungsimpedanz (Induktivität) 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 größte Herausforderung für die Schaltgerätee aus o de u g ü d e Sc a tge äte

Änderungen bei IE3 Auswirkungen auf Schaltgeräte

Geringerer Nennstrom Auswirkungen auf Geräte mit Überlastüberwachung in Kombination mit Kurzschlussschutz

Steigendes Anlaufstromverhältnis

Steigender Inrush Strom

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

mit Halbleiter

Auswirkungen auf Schaltvermögen und integrierten

Seite 40 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Steigender Inrush-Strom g g gKurzschlussschutz der Geräte

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 Schaltgeräte

mie

rung Wir haben unsere SIRIUS Schaltgeräte für diese

neuen Anforderungen optimiert

z.B. der neue Leistungsschalter 3RV2 Baugröße S2

Opt

im mit angepasstem Auslöseverhalten, erweitertem

Einstellbereich und erhöhtem Schaltvermögen

E3 re

ady! Wir sind IE3 ready!

Jederzeit zuverlässiges Schalten und Schützen

von Motoren – für IE1 IE2 und IE3

Seite 41 7nach5 IDS RC-DE I BAY

IE von Motoren für IE1, IE2 und IE3

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

Änderungen bei IE3 Auswirkungen auf Leistungsschalter

3RV2 (BG S00 – S2) 3RV1 (BG S3)

Geringerer Nennstrom Auswirkung durch die Kombination aus Überlastschutz und Kurzschlussschutz

Steigendes Anlaufstromverhältnis

Steigender Inrush Strom

Ein-/Ausschaltvermögen muss ausreichend sein für die hohen Anlaufströme

Fehlauslösungen und Verschweißung der Kontakte aufgrund der hohen Inrush Ströme müssen

Seite 42 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Steigender Inrush-Strom aufgrund der hohen Inrush-Ströme müssen vermieden werden

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

SIRIUS Leistungsschalter – Maßnahmen für Einsatz mit IE3-Motoren

MaßnahmenHerausforderungen Detailsg

Neue oder erweiterte Einstell-bereiche1

Geringerer Nennstrom

Einstellbereiche nach unten vergrößert um geringere Bemessungsströme bei gleicher Leistung mit abzudecken, Einstell-bereiche der neuen BG S2 für IE3-Motoren optimiert

Details

Anpassung Auslöseverhalten2Steigendes Anlaufstromverhältnis

St i d I h

Motoren optimiert

Untere Grenze des Toleranzbandes des Auslösewertes des Kurzschlussauslösers angehoben

Schaltvermögen der BG S00 bis S2

Erhöhung Schaltvermögen3Steigender Inrush-

Strom

gerhöht um die höheren Ströme der Motoren schalten zu können

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

123

123

12

Seite 43 7nach5 IDS RC-DE I BAY

3 3

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

SIRIUS Leistungsschalter 3RV– Projektierungshinweise für Verwendung mit IE3-Motoren

Wir empfehlen den Leistungsschalter so auszuwählen,

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.

Ü Die Ansprechgrenze des Kurzschlussauslösers ist fest eingestellt und

min

Einstellwert = Überlastauslöser

max

Abstand

Die Ansprechgrenze des Kurzschlussauslösers ist fest eingestellt und bezieht sich auf den Bemessungsstrom des Gerätes (entspricht dem max. Einstellwert).→ Je größer der Abstand des eingestellten Stromwertes zum Maximalwert der Einstellskala, desto höher der Faktor für den Ansprechwert des Kurzschlussauslösers

Leistungsschalter A

Leistungsschalter B

Bemessungsstrom Motor

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

Seite 44 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Abstand zum Ansprechwert

Das Beispiel zeigt die Vorteile der Verwendung des höheren Einstellbereichsö e e ste be e c s

SIRIUS Leistungsschalter 3RV– Beispiel für 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 14,3AMögliche 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 Kurzschlussauslösers (13 x maximaler Einstellwert):

Empfohlener Leistungsschalter B mit Einstellskala 14-20 A

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

Leistungsschalter B: Ansprechgrenze 260 A (13 x 20 A) -> Faktor für 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 für Kompaktleistungsschalter 3VLDie Kompaktleistungsschalter 3VL für Motorschutz können auch p gmit IE3-Motoren eingesetzt werden. Bedingt durch die höheren Inrush- und Anlaufströme während der Hochlaufphase des Motors muss der Kompaktleistungsschalter 3VL teilweise überdimensioniert werden Dies betrifft ins besonders denüberdimensioniert werden. Dies betrifft ins besonders den Ansprechstrom des unverzögerten Kurzschlussauslöser. Motorschutz:Da der Kompaktleistungsschalter 3VL über einen elektronischen Auslöser mit einem Einstellbereich von 0,4 .. 1 x In verfügt ist aber trotzdem der Überlastschutz des Motors sichergestellt.Starterschutz: Der Überlastschutz des Motors wird separat über ein

Motor-/ Starterschutzschalter 3VL ist IE3 ready.

pentsprechendes elektronisches Überlastrelais sichergestellt.

Seite 46 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Seite 47 7nach5 IDS RC-DE I BAY

SinaSave 6.0Energieeffizienzrechner für den ges. Antriebsstrange g ee e ec e ü de ges t ebsst a g

Berechnung Einsparpotentiale

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

Zusätzliche Ermittlung der Amortisationszeit derentsprechenden Geräte, die oft nur wenige Monatebeträgt

10 Sprachen und internationale MaßeinheitenA ch als Webapplikation erfügbar Auch als Webapplikation verfügbar

SinaSave 6.0

Seite 48 7nach5 IDS RC-DE I BAY

SinaSave 6.0Energieeffizienzrechner für den ges. Antriebsstrang e g ee e ec e ü de ges t ebsst a g

Seite 49 7nach5 IDS RC-DE I BAY

SIMOTICS EE-COMPARATOR AppAmortisationszeitrechner für Festdrehzahlmotoreno t sat o s e t ec e ü estd e a oto e

Berechnung von Energie- und Kosteneinsparungspotenzialep g p

Berechnung der konkreten Einsparpotentiale durch den Einsatz von hocheffizienten Festdrehzahlmotoren.

Zusätzliche Ermittlung der Amortisationszeit derZusätzliche Ermittlung der Amortisationszeit derentsprechenden Geräte, die oft nur wenige Monatebeträgt

Übersicht von lokalenMindestwirkungsgradanforderungen

Technische Unterstützung durch ausführlicheInformationsfelder

Ergebnisse können per Mail versendet werden Optimiert für Smartphone und Tablet

V fü b i A St d G l Pl St Verfügbar im App Store und Google Play Store

Seite 50 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Früherkennung mechanischer Schäden durch SchwingungsanalyseFrüherkennung mechanischer Schäden durch Schwingungsanalyse

CMSIDS Drive Train ConditionCMSMonitoring

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

Drive Train Condition MonitoringSchadensfrüherkennungSchadensfrüherkennung

Anlagenzustand (Motor – Kupplung – Getriebe)

Schwingungen Lärm Hitze Rauch AusfallSchwingungen Lärm Hitze Rauch

Minuten

Ausfall

Wochen

Tage

Monate

Schwingungsüberwachung –di i h t M th d F üh k h i h S häd

Seite 52 7nach5 IDS RC-DE I BAY

die sicherste Methode zur Früherkennung mechanischer Schäden

Drive Train Condition Monitoring Produkte SIPLUS CMSProdukte SIPLUS CMS

SIPLUS CMS1000Basisanalysemethoden

SIPLUS CMS2000Basisanalysemethoden

SIPLUS CMS4000Projektierbare Analysey y

Standardanalysemethodenj y

DetailauswertungenProzessdatenaufzeichnung

Frequenzselektive Diagnose Temperaturüberwachung Trendanalyse

• Frei projektierbare Analyse• Know-How Schutz• Prozessdatenaufzeichnung via

SoftwarebausteineP fib S

Kennwertbasierte ÜberwachungMaschinenschwingungen Lager

Darstellung über Signalleuchte

TrendanalyseDarstellung über

Ampel Integriertes Meldesystem Spektrum-Ansicht via

Browser

Profibus-Spy Flugschreiber Prozessdaten

Darstellung über Integriertes Meldesystem Tiefendiagnose in X-Tools

Seite 53 7nach5 IDS RC-DE I BAY

g g Browser g

Drive Train Condition Monitoring Erkennbare SchädenErkennbare Schäden

Erkennbare mechanische und elektrische SchädenÜberwachen auf

Stabbruch RotorFeldfehler Stator fMotoren

Maschinenschwingung,

Drehzahl und Temperatur

vonSchaufelpassierfrequenzenAusrichtfehler fAufstellprobleme

UnwuchtenBauteilresonanzen

Motoren

Pumpen/ Ventilatoren

Antriebsstränge

Kompressoren

KupplungsfehlerRiemenfehlerGetriebefehler

InnenringAußenring

WälzlagerschädenKäfigWälzkörper

Zahneingriffs-f hl

Getriebeverschleiß RohdatenausleitungSIPLUS CMS X-Tools

Seite 54 7nach5 IDS RC-DE I BAY

fehler für Offline-Detaildiagnose

Drive Train Condition Monitoring Beispiele erkennbarer SchädenBeispiele erkennbarer Schäden

Pumpen / Lüfter Getriebe Antrieb

Resonanzen

Schaufelpassierfrequenz

AusrichtfehlerFeldfehler

Rotorstabbruch

UnwuchtZahneingriffsfehler Lagerschäden

Mechanische Schäden

R U ht

Elektrische Fehler

F ldf hl St tResonanzen

Ausrichtfehler

Lagerschäden

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/s²]

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 lässt sich als Fingerprint im Gerät speichern und mit einer aktuellen Messung vergleichenMessung vergleichen

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

Welcher Schaden liegt vor?

Aktuelle Messung

Fingerprint

Seite 57 7nach5 IDS RC-DE I BAY

Drive Train Condition Monitoring Ermittlung der LagerschadfrequenzenErmittlung der Lagerschadfrequenzen

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

Seite 58 7nach5 IDS RC-DE I BAY

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

Permanente Überwachung zum Schutz Ihrer Maschinen

Effektive Überwachung wichtiger Prozesse und Anlagen

Optimaler Lagerlauf sichert Energieeffizienz

Schäden werden frühzeitig erkannt

Geplante Wartung statt spontane Reparatur

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

Verfügbarkeit Ihrer Anlage wird erhöht

Optimale Ausnutzung der Lebensdauer der Aggregate

… zahlt sich aus!

Seite 59 7nach5 IDS RC-DE I BAY

… zahlt sich aus!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeite e a ü e u e sa e t

Bodo Bernhardt Rainer

MayrWolfgang Greis

Jürgen 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

Ergänzende Themen:www.siemens.de/simoticswww.siemens.de/energiesparenwww.siemens.de/sinamicswww siemens com/IE3readywww.siemens.com/IE3readywww.siemens.de/sinasavewww.siemens.de/dt-konfiguratorwww.siemens.de/sizerwww.siemens.de/sizer-wewww.siemens.de/industrymallywww.siemens.de/starterwww.siemens.com/supporthttp://support automation siemens com

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