Schaltgeräte IE3 ready. Frei verwendbar / Siemens AG Alle Rechte vorbehalten.

Transkript

1 Schaltgeräte IE3 ready

2 IE3-Motoren werden ab 1. Januar 2015 Pflicht! Seite 2

3 Wie wird die Norm interpretiert Annahmen zu IE3/IE4 Heute: IE2-Motoren nur noch mit Frequenzumrichter! Ja, ab 2015 für IE2-Motoren größer 7,5 kw, ab 2017 für IE2-Motoren größer 0,75 kw In Zukunft: Nur noch IE2-Motoren mit Frequenzumrichter? Nein, die Norm wird überarbeitet und schreibt die energieeffizientere Lösung vor. Bei Volllast ist das nicht der FU IE4 wird bald Pflicht Nein, bisher sind nur die Effizienzwerte für IE4 festgelegt. Es sind weder Rahmenbedingungen noch der Zeitplan beschlossen. Seite 3

4 Eigenschaften von IE3- im Vergleich zu IE2-Motoren Effizienzsteigerung durch geringeren Bemessungsstrom Auswirkungen von IE3-Motoren Anlaufkurve eines IE3-Motors Nennströme der Motoren sinken bei gleicher Leistung Anlaufstromverhältnis I a /I n steigt Inrush-Strom steigt Herausforderungen Inrush-Strom wird vom Motorenhersteller nicht angegeben, er ist für sie nicht relevant. Anlaufstromverhältnis und Inrush-Strom variieren für jeden Motor. à Werte streuen stark Siemens hat 4 Jahre lang tausende Motoren analysiert. Seite 4

5 Die für Schaltgeräte kritische Faktoren werden teilweise durch die Applikation gedämpft Vermessung der IE3-Motoren unter härtesten Bedingungen steifes Netz, minimale Leitungslänge, ungünstiger Einschaltwinkel Applikationseinfluss Dämpfende Wirkung auf den Strom Weiches Netz Einknicken der Spannung Länge der Leitung Leitungsimpedanz (Induktivität) steigt Einschaltwinkel Einschalten nahe beim Nullpunkt, dadurch weniger Spannung Seite 5

6 Der steigende Inrush-Strom ist die größte Herausforderung für die Schaltgeräte Änderungen bei IE3 Auswirkungen auf Schaltgeräte Geringerer Nennstrom Steigendes Anlaufstromverhältnis Steigender Inrush-Strom Auswirkungen auf Geräte mit Überlastschutz in Kombination mit Kurzschlussschutz Auswirkungen auf Geräte mit begrenztem Einschaltvermögen, vor allem mit Halbleiter Auswirkungen auf Schaltvermögen und integrierten Kurzschlussschutz der Geräte Seite 6

7 Für den SIRIUS Leistungsschalter 3RV sind alle Auswirkungen der IE3-Motoren relevant Änderungen bei IE3 Auswirkungen auf Leistungsschalter 3RV2 (BG S00 S2) 3RV1 (BG S3) Geringerer Nennstrom Steigendes Anlaufstromverhältnis Steigender Inrush-Strom Auswirkung durch die Kombination aus Überlastschutz und Kurzschlussschutz Ein-/Ausschaltvermögen muss ausreichend sein für die hohen Anlaufströme Fehlauslösungen und Verschweißung der Kontakte müssen vermieden werden Seite 7

8 Maßnahmen für den Leistungsschalter 3RV Herausforderungen Maßnahmen Details Geringerer Nennstrom Steigendes Anlaufstromverhältnis 1 2 Neue oder erweiterte Einstellbereiche Anpassung Auslöseverhalten Einstellbereiche nach unten vergrößert, da kleinere Ströme bei gleicher Leistung Untere Grenze des Toleranzbandes +/- 20% für Kurzschlussauslöser erhöht Steigender Inrush-Strom 3 Erhöhung Schaltvermögen 3RV2 BG S00 /S0 3RV2 BG S2 3RV1 BG S3 Schaltvermögen der BG S00 bis S2 erhöht um die höheren Ströme schalten zu können 1 2 ü ü 1 2 ü ü 1 2 ü ü 3 ü 3 ü Seite 8

9 Die überlappenden Strombereiche bieten Vorteile beim Einsatz mit IE3-Motoren SIRIUS Leistungsschalter 3RV Projektierungshinweise für Verwendung mit IE3 Motore Wir empfehlen den Leistungsschalter so auszuwählen, dass die Einstellung im unteren Bereich der Einstellskala vorgenommen wird Einstellwert min Verlustleistung max Die Verlustleistung des Leistungsschalters ist umso geringer, je weiter der Einstellwert vom Maximum entfernt liegt. Einstellwert Überlastauslöser Abstand min max Bemessungsstrom Motor LS A LS B Abstand zum Ansprechwert Die Ansprechgrenze des Kurzschlussauslösers ist fest eingestellt. Sie bezieht sich auf den Bemessungsstrom des Gerätes - dem max. Einstellwert. Je größer der Abstand des eingestellten Stromwertes zum Maximalwert der Einstellskala, desto höher der Faktor für den Ansprechwert des Kurzschlussauslösers. Liegt der Bemessungsstrom des Motors nahe des Maximalwertes der Einstellskala, sollte der nächstgrößeren Einstellbereich gewählt werden. Hierdurch wird der Abstand zur Ansprechgrenze zu erhöht. à Mitbewerbervorteil durch überlappende Bereiche! Seite 9

10 Beispiel : Vorteile der Verwendung des höheren Einstellbereichs 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) Bemessungsstrom Motor 14,3 A 10 A 16 A LS A LS B Abstand zum 14 A 20 A Ansprechwert Mögliche Leistungsschalter: Leistungsschalter A: Einstellskala A Leistungsschalter B: Einstellskala A Energieeinsparung: Verlustleistung beim Leistungsschalter B um ca. 35% niedriger als beim Leistungsschalter A. Ansprechgrenze des Kurzschlussauslösers (13 x maximaler Einstellwert): Schalter A: Ansprechgrenze 208 A (13 x 16 A) -> Faktor bei 14,3 A: 14,5-fach Schalter B: Ansprechgrenze 260 A (13 x 20 A) -> Faktor bei 14,3 A: 18,2-fach Empfohlener Leistungsschalter B mit Einstellskala A Seite 10

11 Für die SIRIUS Leistungsschütze 3RT sind die erhöhten Inrush- und Anlaufströme relevant Änderungen bei IE3 Auswirkungen auf Leistungsschütze 3RT2 (BG S00 S2) 3RT1 (BG S3 S12) Geringerer Nennstrom Keine Auswirkung Steigendes Anlaufstromverhältnis Steigender Inrush-Strom Ein-/Ausschaltvermögen muss die hohen Anlaufströme beherrschen Verschweißen der Kontakte aufgrund hoher Inrush-Ströme vermeiden Seite 11

12 Leistungssteigerungen von SIRIUS Innovation gegenüber dem Vorgänger Baugröße 5,5kW 7,5kW 11kW 15kW 18,5kW 22kW 30kW 37kW >37kW S00 (45 mm) S0 (45 mm) 45 mm S2 (55 mm) S3.. S12 3RT1 3RT2 Jetzt erreichen wir 95 % aller Motoren 55 mm Seite 12

13 Maßnahmen für das Schütz 3RT Herausforderungen Steigendes Anlaufstromverhältnis Steigender Inrush-Strom 1 Maßnahmen Optimierung Schaltvermögen Umsetzung 3RT2 BG S00 3RT1 BG S3 1 ü 1 ü Direkt- und Wendestart bis 55 kw (Baugröße S00 - S3) Stern-Dreieck-Kombinationen bis 55kW S00 S0 S2 S3 IE3-Auslegungskriterien = IE2-Auslegungskriterien Seite 13

14 Bei Luftschützen 3RT1 in Kombination mit IE3-Motoren ist das Anlaufstromverhältnis zu beachten SIRIUS Schütze 3RT1 Projektierungshinweise für Verwendung mit IE3-Motoren Für die Auslegung der Schütze ab 55 kw (Baugröße S6 S12) ist das Anlaufstromverhältnis des Motors ausschlaggebend Auslegung für die Baugrößen S6 bis S12 Baugröße S6 S10 S12 AC-3 400V 60ºC Anlaufstromverhältnis Motor < 8,5 Anlaufstromverhältnis Motor > 8,5 55 kw 3RT kw 3RT kw 3RT1056 3RT1056-.N 1) 110 kw 3RT kw 3RT kw 3RT1066 3RT1066-.N 1) 200 kw 3RT kw 3RT1076 3RT1076-.N 1) 1) Elektronischer Antrieb erforderlich bei Motoranlaufstromverhältnis > 8,5 Seite 14

15 Für den SIRIUS Motorstarter 3RM1 ist das steigende Anlaufstromverhältnis die relevante Größe Änderungen bei IE3 Auswirkungen auf Motorstarter 3RM1 Geringerer Nennstrom Keine Auswirkung - Weiteinstellbereich Steigendes Anlaufstromverhältnis Steigender Inrush-Strom Ein-/Ausschaltvermögen muss groß genug sein für die hohen Anlaufströme Keine Auswirkung da Einschaltvorgang mit Halbleitern Seite 15

16 SIRIUS Motorstarter 3RM1 Kompaktstarter mit Direkt- und Wendestart bis 3 kw Motorstarter 3RM1 Direkt / Wendestart Mit /ohne Safety- Funktionalität bis SIL 3/ PL e Kat. 4 Mit Überlastschutz Kurzbeschreibung Breite: 22,5 mm Für Motoren bis 3 kw 3 Varianten bis 7 A (0,1 0,5 A; 0,4 2 A; 1,6 7 A) Einspeisesystem für Haupt- / Steuerstromkreis Seite 16

17 Auslegung des 3RM1 ist abhängig vom Anlaufstromverhältnis Projektierungshinweise für Verwendung mit IE3-Motoren Die Motorstarter 3RM1 sind gemäß Produktnorm IEC für Motoren mit einem maximalen 8-fachen Anlaufstrom ausgelegt. Typisch für kleine Motoren ist 7-fach. Tabelle max. Motorstrom in Abhängigkeit vom Anlaufstromverhältnis. Max. Anlaufstromverhältnis des Motors 3RM ,5A-Variante I nac53a [A] bei 40 3RM A-Variante <= 8 0, ,5 0,47 1,9 6,6 9 0,45 1,8 6,2 9,5 0,42 1,7 5,9 10 0,4 1,6 5,6 3RM A-Variante Seite 17

18 Für den SENTRON Leistungsschalter 3VL sind die höheren Inrush- und Anlaufströme relevant Änderungen bei IE3 Auswirkungen auf Leistungsschalter Geringerer Nennstrom Keine Auswirkung - Weiteinstellbereich Steigendes Anlaufstromverhältnis Steigender Inrush-Strom Ein-/Ausschaltvermögen muss ausreichend sein für die hohen Anlaufströme Fehlauslösungen und Verschweißung der Kontakte müssen vermieden werden Seite 18

19 Auslegung der 3VL in Verbindung mit IE3-Motoren Die Motorschutzschalter 3VL sind gemäß Produktnorm IEC sowie IEC ausgelegt Auswahl 3VL Motorschutz für IE3-Motoren im Vergleich zu IE2-Motoren: Normleistung des Motors Motorstrom (Richtwert) Kompaktleistungsschalter 3VL für IE2-Motoren 45 kw 80 A 3VL2710 3VL kw 97 A 3VL2710 3VL kw 132 A 3VL2716 3VL kw 160 A 3VL2716 3VL kw 195 A 3VL3720 3VL kw 230 A 3VL3720 3VL kw 280 A 3VL4731 3VL kw 350 A 3VL5750 3VL kw 430 A 3VL5750 3VL5750* * 3VL5750 nur bis zu einem Motorstrom von In = 430A einsetzbar Kompaktleistungsschalter 3VL für IE3-Motoren Seite 19

20 Ob Leistungsschalter, Schütz, Motorstarter unsere Produkte für den Einsatz mit IE3-Motoren Folgende Produkte wurden untersucht: Leistungsschalter 3RV Schütze 3RT Überlastrelais 3RU / 3RB Kompaktabzweig 3RA6 Kompaktstarter 3RM1 Sanftstarter 3RW Motorstarter ET200S Motorstarter M200D Halbleiterschütze 3RF34 Leistungsschalter 3VL Link zum Handbuch: Seite 20

21 Zusammenfassung Wir sind IE3ready! Analyse Durch unsere jahrelange Analyse und Vermessung der neuen Motoregeneration IE3 premium efficiency kennen wir die Anforderungen der IE3- Motoren an unsere Schaltgeräte ð Optimierung Wir haben unsere SIRIUS Schaltgeräte für diese neuen Anforderungen optimiert z.b. der neue Leistungsschalter 3RV2 Baugröße S2 mit angepasstem Auslöseverhalten, erweitertem Einstellbereich und erhöhtem Schaltvermögen IE3 ready! Wir sind IE3 ready! Jederzeit zuverlässiges Schalten und Schützen von Motoren für IE1, IE2 und IE3 Seite 21

22 Seite 22