Forum Energie Zürich. 13. April 2010

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1 Forum Energie Zürich 13. April 2010

2 Energieeffizienz EC Motoren Was ist ein EC Motor? Es ist ein bürstenloser, permanent erregter, Synchronmotor aber wir nennen ihn E C LECTRONICALLY OMMUTATED Motor oder kurz EC Motor

3 Energieeffizienz Prinzip eines EC Motors Hall Sensor L1 L2 L3 Zwischenkreisdross el Zwischenkreiskondensator µc Stator N S S N Permanent Magnet Rotor Filter Gleichrichter Gleichspannung s-zwischenkreis Umrichter

4 EC-Motor mit integrierter Elektronik Rotor Kommutierungselektronik Permanentmagnet Hall- Sensor Kugellagersystem Statorpaket Wicklung

5 M3G150 3kW

6 Technologie die Kommutierungselektronik ist zusammen mit EMV und Netzfilter in den Motor integriert integrierter Motorschutz kein zusätzlicher Verdrahtungsaufwand, keine weiteren Komponenten nötig Motorkonstruktion und ein neues Kommutierungsverfahren garantieren minimale Vibrationen und geringes Geräusch hoher Wirkungsgrad Mot bis 90% (Motor inklusive Elektronik) Breitspannungseingang 1~ VAC oder 3~ VAC der Betrieb ist weltweit an 50 und 60Hz-Netzen mit dem gleichen Motor möglich anwendungsbezogene Anpassung der Ventilatorleistung durch integrierte Steuer- und Regelfunktionen für Ventilatoranwendungen (konstanter Druck oder konstantes Volumen)

7 Energieeffizienz Wirkungsgrad eines EC Ventilators - Komponenten P 1 V p Elektronik Motor gesamt Ventilator P 1 V p gesamt

8 Aufteilung der Verluste im AC-Motor

9 Aufteilung der Verluste im AC-Motor Spielen beim EC-Motor keine Rolle!

10 Wirkungsgradvergleich EC-AC Motorwirkungsgrad [%] EC-Motor 3-ph. AC 1-ph. AC Spaltpolmotor Wellenleistung [W]

11 Energieeffizienz Mindestanforderung an Motoren 88% Mindestanforderung ab Januar 2011: IE2 für IEC Normmotoren* 80% *Aus dem Arbeitspapier zur Ecodesign-Richtlinie 2005/32/EC für Motoren.

12 Aufnahmeleistung Vergleich identischer Ventilatoren (Axial Ø 800) mit unterschiedlichen Antriebssystemen

13 Aufnahmeleistung Vergleich identischer Ventilatoren (Radial Ø 630) mit unterschiedlichen Motoren Die Grafik zeigt einen Vergleich zwischen einem EC- und einem AC- Ventilator im selben Auslegungspunkt von 5.500m³/h bei einer Pressung von 125Pa. Das Ergebnis: Der Unterschied in der Leistungsaufnahme beträgt ca. 200W. Bei einer angenommenen Betriebsdauer von h/a und Energiekosten in Höhe von 0,17 /kwh ergibt dies eine Einsparung von knapp 70. Hinzu kommt außerdem eine Reduktion der CO2-Emissionen durch den geringeren Stromverbrauch ein weiterer Beitrag zum Klimaschutz.

14 Reduzierung der Aufnahmeleistung durch Ventilatorabschaltung bzw. Drehzahlabsenkung P 1 ~ n³ Beispiel: 8 Ventilatoren je 100W -> 800W 4 Stück abschalten -> 400W oder alle 8 mit halber Drehzahl ½ n -> P 1 / 8 -> 100W

15 Geräusche Vergleich identischer Ventilatoren mit unterschiedlichen Motoren

16 Geräuschreduzierung durch Ventilatorabschaltung bzw. Drehzahlabsenkung Beispiel: 8 Ventilatoren 4 Stück abschalten -> -3dB oder alle 8 mit halber Drehzahl nach bekannter Formel -15dB Lp [db] = 50 x lg (n 1 /n 2 )

17 Bauarten Gehäuseventilator mit vorwärtsgekrümmten Laufrad im Spiralgehäuse Eigenschaften: Antrieb über Normmotor mit Riemen wartungsintensiver Riemen sehr aufwendige Reinigung hoher dynamischer Druckanteil stat. Laufradwirkungsgrad bis 50 %

18 Bauarten Gehäuseventilator mit rückwärtsgekrümmten Laufrad im Spiralgehäuse Eigenschaften: Antrieb über Normmotor mit Riemen wartungsintensiver Riemen aufwendige Reinigung hoher dynamischer Druckanteil stat. Laufradwirkungsgrad 60 bis 65 (teilweise auch höher)

19 Bauarten EC-Freiläufer mit rückwärtsgekrümmten Laufrad Eigenschaften: Direktgetriebener EC Radialventilator Keine Wartung einfache Reinigung geringer dynamischer Druckanteil stat. Laufradwirkungsgrad bis 75 %

20 EC-Technik: Kennlinienvergleich EC-Freiläufer zu Gehäuseventilator (rückwärts gekrümmt) Leistungsaufnahme 5300 W 4300 W 1100 Pa Leistungsaufnahme [W]] stat. Druck [Pa] doppelseitig saugend, in Spiralgehäuse, THLZ 355W (Normmotor) R3G500AQ1203 Volumenstrom [m³/h] 8800 m³/h

21 EC-Technik: Kennlinienvergleich EC-Freiläufer zu Gehäuseventilator (rückwärts gekrümmt) stat. Vergleich Gesamtwirkungsgrad (inkl. Motor) % % 60% stat. Druck [Pa] doppelseitig saugend, in Spiralgehäuse,THLZ 355W (Normmotor) 51 % R3G500AQ % 40% 30% 20% 10% stat. Gesamtwirkungsgrad [%] % Volumenstrom [m³/h]

22 EC-Technik : Neue EC Radialventilatoren Betrieb und Wartung Lebensdauer L10 bei 40 C =>mind h keine Wartung notwendig (wie z.b. bei Riemenantrieb) einfacher Austausch möglich (Befestigung mit wenigen Schrauben bzw. Klemmkontakte) schneller Ersatz durch kurze Lieferzeiten

23 EC-Technik : Neue EC Radialventilatoren Größenvergleich mit EC Radialventilator bisher => Kürzere Geräte, geringerer Platzbedarf

24 EC-Technik : Neue EC Radialventilatoren Der Leistungsbereich

25 EC-Technik : Neue EC Radialventilatoren Fan Wall Realisierung von höheren Volumenströmen => 2 x m³/h bei 1000 Pa möglich => m³/h => 4 x m³/h bei 1000 Pa möglich => m³/h Vorteil: extrem kurze Bautiefe

26 EC-Technik : Neue EC Radialventilatoren Systemvergleich + + EC Lösung AC Lösung Kundennutzen der EC Lösung: V, 50/60 Hz => Leistungen bis 0,75 kw V, 50/60 Hz => Leistungen 1 bis 6 kw => ein Ventilator für unterschiedlichste Netze => ein Ansprechpartner => optimaler Sytemwirkungsgrad

27 Beispiel integrierte Regelfunktion Druckregelung mit Master- Slave Steuerung Drucksensor 0-10V 0-10V Slave Slave Master Slave Slave

28 Energieeffizienz Einsparpotentiale bei Ventilatoren 31% Industriestromverbrauch in Europa pro Jahr: MWh 69 % 14% 15% elektromotorische Antriebe: MWh Ventilatorantriebe: MWh Energiesparpotential durch EC Ventilatoren MWh

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!