Was läuft global in der Motorwelt?

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Steffen Auttenberg
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1 Was läuft global in der Motorwelt? 21. November 2017 Motor Summit 2017 Switzerland Conrad U. Brunner, Impact Energy 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

2 Inhalt 1. Denken in Systemen 2. Der Zug fährt IE3 IE4 IE5 3. Frequenzumrichter - die Zauberlösung?? 4. Mindestanforderungen 5. Der Markt: langsamer Fortschritt 6. Der nächste Technologiesprung 7. Fazit 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

3 Grössenordnungen Marktkapitalisierung 2017 Apple Alphabet Microsoft Amazon Berkshire Hathaway Alibaba Tencent Facebook Exon Mobile Johnson & Johnson General Electric Siemens Honeywell TECO ABB Nidec Xylem WEG Fuji Electric Regal Beloit Milliarden USD 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

4 Denken in Systemen ISO IEC η system = η power equipment η controls η motor η transmission η driven equipment Quelle: UoC ISR, 2017 η components and controls 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

5 Motoren Effizienz: der Zug fährt Premium Super-Premium Ultra-Premium IE3 IE4 IE5 IE6? Squirrel Cage Induction Motor PM Motor + VFD Copper rotor Motor PM Motor + VFD SynRel Motor + VFD SynRel / PM Motor + VFD Quelle: UoC ISR, November 2017 Motor Summit Switzerland

6 relatives Gewicht Effiziente Motoren: leichter! Basis: 11 kw; 1500 rpm; aluminium frame RE = Rare Earth IM = Induction Motor SynRel = Synchronous Reluctance Motor PM = Permanent Magnet Motor Quelle: UoC ISR, November 2017 Motor Summit Switzerland

7 Mindestvorschriften weltweit: unterwegs nach IE3 IE2 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

8 Lastregelung Frequenzumrichter Notwendig: für etwa 50% der Anwendungen Aber aufpassen: Zusätzliche Verluste im FU und im Motor Teillastwirkungsgrad ist schlecht Standby-Verluste Zusätzliche Kosten Harmonische Neue IEC Norm (edition 1: 2017) Zu hoher Verlust als Referenz Zu hoher Standby bei kleinen Grössen Nur IE1 und IE2, IE3 und IE4 fehlen Neuer Round Robin Test: EMSA + IEC WG November 2017 Motor Summit Switzerland

9 Converter losses (kw) log scale FU Verluste 0.1 kw - 10 kw 1.0 IE1 IE3 ABB A test Danfoss B Fuji C Converter losses (IEC ) IE2 IE4 ABB D ACS Siemens E WEG F Motor output power (kw) log scale Note: Efficiency classes IE3 and IE4 are not yet officially designated in IEC (edition 1, 2017) 2017 Impact Energy 2017 Survey of market products: Catalogue and manufacturer's data Losses based on IEC Product range: Minimum: 0.37 kw Maximum: 630 kw Data sources: 5 VFD manufacturers 97 VFD products 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

10 Sinkende Kosten für SiC Produkte FU-Verluste können mit SiC Halbleitern um 50% gesenkt werden Source: Cree, Inc. 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

11 Guter Motor vs. guter FU Gesamtverlust Motorenverlust FU-Verlust Relative Verluste in Abhängigkeit von der Schaltfrequenz (Quelle: IEC ) 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

12 Effizienzklassen Motoren Schweiz nach Leistungsbereich Mindestanforderung November 2017 Motor Summit Switzerland

13 Der nächste Technologiesprung Flugzeugantrieb: Windkraftwerk: Automobilantrieb: 10 bis 1000 kw 5 bis 10 MW Turbinen 40 kw bis 400 kw Ziel leichter, kleiner, billiger höherer Drehzahlbereich höherer Wirkungsgrad 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

14 Solar Impuls 2 Photovolatik Zellen Batterien Motor Propeller 13.5 kw Permanent Magnet Quelle: ETEL and Solar Impuls 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

15 Wind Turbine Synchronous, Permanent Magnet Direct Drive Generator Multi-MW power up to 7 MW Efficiency up to 98 % (also at 20 % load) 150 to 400 rpm using a single or 2-stage gear future gear concepts can be 500 rpm or more Source: GE 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

16 TESLA S 3-phase 4-pole AC induction motor 235 kw up to 396 kw electric motor Copper rotor Water cooling Variable frequency drive Wide torque band Source: Tesla motors 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

AMZ M7 Motor Schlüsseldaten: 20.5 Nm 24 000 U/min 38.

17 AMZ M7 Motor Schlüsseldaten: 20.5 Nm U/min 38.4 kw Wassergekühlt 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

Fazit Integrierter Ventilator-Motor-FU Guter Ventilator Guter EC PM Motor Guter FU Quelle: ebm papst 1. Denken und Handeln in Systemen 2. IE3 ist der Standard 3.

18 Fazit Integrierter Ventilator-Motor-FU Guter Ventilator Guter EC PM Motor Guter FU Quelle: ebm papst 1. Denken und Handeln in Systemen 2. IE3 ist der Standard 3. FU bei Bedarf 4. Mindestvorschriften bewegen Markt und Technologie 5. Die Zukunft ist leichter, kleiner, schneller billiger 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

19 Kontakt Conrad U. Brunner Impact Energy Gessnerallee 38a, 8001 Zürich 21. November 2017 Motor Summit Switzerland

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