Frequenzumrichter in der Praxis

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1 Frequenzumrichter in der Praxis Motor Summit , Zürich, Michael Burghardt, Danfoss GmbH 1 Danfoss Power Electronics VLT Drives

2 Agenda Applikationsübersicht Auswahl in der Praxis Probleme und Lösungen 2 Danfoss Power Electronics VLT Drives

3 Anwendungen und Stückzahlen steigen 100% 75% Zentrifugen / Separatoren 50% Pumpen (Verpackungs-) Maschinen 25% 0% Heber / Aufzüge Mischer Lüftungsanlagen ZVEI erwartet das bis 2020 jeder zweite Neuantrieb drehzahlgeregelt ist 3 Danfoss Power Electronics VLT Drives

4 Beispiel Wasserskizuganlage m Doppel-Stahlseil in 8 m über Wasseroberfläche Alle 80 m ein Mitnehmer Tim Reckmann (CC BY-SA 3.0) Geschwindigkeiten üblicherweise zwischen 40 und 120 km/h Betrachtete Anlage Nennleistung 45 kw Motor Nennstrom 81 A Dirk Vorderstraße (cc-by-2.0) 4 polig / 1470 UPM / 50 Hz Umrichterbetrieb 4 Danfoss Power Electronics VLT Drives

5 Beispiel: Wasserski-Anlage - Slalomlauf Ausgangsfrequenz (Skala 10:1) Zwischenkreisspannung Motorstrom Skala (10:1) 5 Danfoss Power Electronics VLT Drives

6 Auswahl Motorströme 1,5 kw Auswahl Motorgröße Umrichter sollten NIE nur nach Leistungsangaben ausgewählt werden Auswahl Motorströme 5,5 kw Entscheidende Größen Strom Scheinleistung Überlast 110% bzw. 160% muss berücksichtigt werden Daten entstammen unterschiedlichen Herstellerkatalogen 6 Danfoss Power Electronics VLT Drives

7 Motor am FU im Allgemeinen Nicht jeder Regler unterstützt alle Motorarten Drehstromasynchronmotor (DASM) Permanent Magnet Motor (PM) Synchron-Reluktanzmotor (SynRM) Nicht immer ist ein Betrieb sinnvoll Line Start PM Motor (LSPM) 100% Drehzahlanwendungen Nicht immer ist der Motor geeignet Fehlende Isolation Alte Isolationsstoffe 7 Danfoss Power Electronics VLT Drives

8 Motor Inbetriebnahme Grundeinstellung vieler Umrichter ermöglich bereits den Betrieb von Drehstromasynchronmotoren (DASM) Motor spezifische Basisdaten werden für optimaler Betrieb benötigt Motorart (DASM/PM/SynRM) Leistung Strom Drehzahl Frequenz Automatische Anpassungsfunktionen können erweiterten Daten messen 8 Danfoss Power Electronics VLT Drives

9 U Netz U [V] Mit Übermodulation U = max. 4,5% Ohne Übermodulation Ausgangsspannung Umrichter Nicht alle Umrichter stellen die volle Netzspannung dem Motor zur Verfügung Übermodulation ermöglicht volle Ausgangsspannung. Motorerwärmung reduziert sich dadurch auf Netzniveau Geräte mit schlankem Zwischenkreis stellen ebenfalls reduzierte Motorspannung zur Verfügung f [Hz] Reduzierte Spannung führt zu höheren Motorstrom und zusätzlichen Verlusten 9 Danfoss Power Electronics VLT Drives

10 Auswahl EMV und Netz EN (Umgebung) Klasse B (Wohnbereich) Gruppe 1+2 Klasse A (Industriebereich) Gruppe 1 (HF Intern) Gruppe 2 (HF Extern) EN (Produktnorm) Umgebung 1 (Wohnbereich) Kategorie C1 Kategorie C2 Umgebung 2 (Industriebereich) Kategorie C3 Kategorie C4 Grenzwerte der EN und der EN Umrichter erzeugen EMV Störungen und Netzrückwirkungen die die Installationsumgebung belasten Reduzierte Filtermaßnahmen sind oft erst spät erkennbar. Nachträgliche Maßnahmen verursachen höhere Kosten als in der Planungsphase. Empfehlung Wohn-/Gewerbeumgebung EN Klasse B Industrieumgebung EN Klasse A1 10 Danfoss Power Electronics VLT Drives

11 EMV Die Summe macht's EMV Probleme umfassen einen weiten Bereich von Phänomenen Leitungsgebunden Luftgebunden Schlechte Einzelinstallationen führen selten zu Problemen Je mehr Störquellen und Störsenken ungenügend installiert werden, desto eher treten Betriebsstörungen auf Nachträglich Maßnahmen sind möglich aber teuer 11 Danfoss Power Electronics VLT Drives

12 Ableitstrom Einflüsse auf den Ableitstrom Kleiner Motor Auswahl FI-Schutzschalter Anwendungsbedingt müssen ggfs. 30mA oder 300mA FI-Schutzschalter (RCD) verwendet werden Großer Motor Kabellänge RCDs für Frequenzumrichter S RCD Type B müssen bei 3~ Umrichtern verwendet werden, da ein glatter Gleichstromfehler auftreten kann. Empfehlung: Selektive Geräte Höhe des Umrichterableitstroms hängt u.a. von der Gerätegröße, der Kabellänge, der Taktfrequenz und der Netzvorbelastung (THD-Wert) ab Type B allstromsensitiv Selektiv 12 Danfoss Power Electronics VLT Drives

13 Applikation Matterhorn Umrüstung 315 kw Antrieb für Schneekanone auf Umrichterbetrieb Geforderte Transformatorbelastung < 5% THDu < 10% THDi Ziel Bessere Auslastung Sicherer Inselbetrieb (Generator) Lösung: Aktiver Filter Alex.ch (CC BY-SA 2.0) 13 Danfoss Power Electronics VLT Drives

14 Applikation Matterhorn mit extra Filter THDv = 6,4% THDv = 2,6% THD THDu Reduktion = 58,3% 6,4% auf 2,6% Before After THD THDi Reduktion = 65,9% 29,3% auf 9,86% 5.OS reduziert: 72% Before After Danfoss Power Electronics VLT Drives

15 Rohrpost Uniklinik Innsbruck Ersetzt manuellen Transport von Blutkonserven, Gewebe- und Blutproben zwischen den Abteilungen Rohleitungsnetz: 30 km Geschwindigkeit: km/h Max. Fahrzeit: 6 Minuten Rohrbomben pro Tag: 3000 Stück Technische Umsetzung Retrofit und Ausbau bestehender Rohrpostanlage mit > 100 Umrichtern Energieeinsparung durch Umstellung von Drossel- auf Drehzahlregelung Investition: 2 Millionen Payback: 3 Jahre 15 Danfoss Power Electronics VLT Drives

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 16 Danfoss Power Electronics VLT Drives

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