Energieeffizienz mit elektrischen Antrieben
Die neue Norm EN 50598
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Verluste und Wirkungsgrad eines Antriebssystems
Möchte man die Verluste und Wirkungsgrade eines Motors bestimmen, nimmt man die IEC 60034 zur Hand. In der internationalen Norm sind die Standard-Messmethoden zu deren Bestimmung (IEC 60034-2) sowie die Normwerte der IE-Klassen (IEC 60034-30-1) bei 100 % Last, also bei 100 % Drehzahl und 100 % Drehmoment, festgelegt. Möchte man jedoch die Effizienzklassen der Drive Controller bestimmen, greift man zur EN 50598. Im zweiten Teil der Norm werden die relativen Verluste der Drive Controller in den Effizienzklassen IE0 bis IE2 festgelegt. Als Bezugsgröße für die Klassifizierung eines Frequenzumrichters dienen die Verluste eines virtuellen Referenz-Umrichters, der aus einem dreiphasigen Umrichter mit 2-Level-Topologie und einer Nennspannung von 400 V abgeleitet ist.
Ein Beispiel: Dient ein IE1 Drive Controller als Referenz-Drive-Controller, so hat ein Drive Controller der Klasse IE2 ihm gegenüber 25 % weniger, ein IE0-Drive-Controller jedoch 25 % mehr Verluste. Die Effizienzklassen beziehen sich auf den 90/100-Betriebspunkt, d.h. 90 % Ansteuergrad, 100 % Drehmoment-Strom. Der Grund für die Wahl dieses Betriebspunkts ist, dass dadurch Übermodulation vermieden wird und es damit möglich ist, die unterschiedlichen Drive Controller zu vergleichen. Dies verhält sich bei Antriebssystemen (Motorsystem) anders: Hier beziehen sich die Effizienzklassen auf 100 % Last. Die relativen Verluste des Antriebssystems der Effizienzklassen IES0 bis IES2 legt die Norm EN 50598-2 fest. Bezogen auf ein IES1-Antriebssystem sind die Verluste entweder 20 % geringer (IES2) oder 20 % höher (IES0).
Die Verluste eines Antriebssystems errechnen sich aus den Verlusten der Antriebskomponenten Motor, Drive Controller und Softstarter. Für die Verlustbestimmung sind die in EN 50598 festgelegten acht Betriebspunkte von Bedeutung (Bild 2). Für die Arbeitsmaschinen sind die Betriebspunkte in der Drehzahl-Drehmoment-Ebene festgelegt. Ein Frequenzumrichter bzw. das CDM ist weder durch Drehzahl noch durch Drehmoment gekennzeichnet, deshalb definieren hier die relative Ausgangsfrequenz, die dem Modulationsgrad entspricht, sowie der relative drehmomentbildende Strom den Betriebspunkt. Der Bemessungspunkt für das CDM wird, wie schon erwähnt, bei einem Aussteuergrad von 90 % vorgenommen.Für die Hersteller von CDMs bzw. Frequenzumrichtern bedeutet das, dass sie in ihrer Dokumentation die Verluste ihres Geräts in den acht festgelegten Betriebspunkten in auf die Ausgangsleistung ihres Geräts bezogenen Werten angeben müssen. Der Vorteil: Über verschiedene Leistungsklassen sind diese besser vergleichbar.
- Die neue Norm EN 50598
- Verluste und Wirkungsgrad eines Antriebssystems
- Energieeffizienzindex EEI bestimmen
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