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Energieeffizienz

Neue Normen auch für Effizienzklassen für Frequenzumrichter und Antriebssysteme

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Die Dokumentation

Für Hersteller von Frequenzumrichtern bedeutet die neue Norm eine erhebliche Ausweitung der Dokumentation. Alle Verluste des Gerätes in den acht angesprochenen Betriebspunkten sind in den Unterlagen anzugeben. Und zwar als Werte, die auf die Ausgangsscheinleistung des Frequenzumrichters bezogen werden. Beim Frequenzumrichter wurde die Bemessungs-Ausgangsscheinleistung als Bezugsgröße gewählt, weil sie für die Umrichterverluste bestimmend ist. Beim Antriebssystem sind die Verluste auf die mechanische Bemessungs-Ausgangsleistung des Motors zu beziehen [3].

Effizienzklasse [1 bis 6]

Um eine vergleichende Einordnung vornehmen zu können, ist für jedes Gerät eine Effizienzklasse - IE-Klasse - zu bestimmen. Als Bezugsgröße für die Klassifizierung der Frequenzumrichter dienen die Verluste eines virtuellen Referenzumrichters. Diese sind als „Stand der Technik“ aus einem dreiphasigen U-Umrichter mit Zwei-Level-Technik und einer Bemessungsspannung von 400 V abgeleitet und normativ festgelegt.

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Bild 3 Beispiel: State-ot-the-art-Umrichter als Referenzumrichter mit Verlustaufteilung (eta = 97,44 %).
Bild 3 Beispiel: State-ot-the-art-Umrichter als Referenzumrichter mit Verlustaufteilung (eta = 97,44 %).
(Brosch )

Um die IE-Klasse eines Frequenzumrichters festzulegen, werden dessen Verluste im Betriebspunkt bei 90 % Aussteuergrad und 100 % drehmomentbildenden Strom auf die Verluste des normativen Referenzumrichters in dem gleichen Betriebspunkt bezogen. Liegen seine Verluste im Bereich ±25 % der Verluste des Referenzumrichters, wird ihm die Klasse IE1 zugewiesen. Sind seine Verluste geringer, wird er als IE2 spezifiziert. Sind sie höher, erfolgt eine Einstufung in die Klasse IE0.

Bild 4: IE-Klassen für Frequenzumrichter (links) und Antriebssysteme (rechts) [1, 2, 3].
Bild 4: IE-Klassen für Frequenzumrichter (links) und Antriebssysteme (rechts) [1, 2, 3].
(Brosch )

Ebenso wie beim Frequenzumrichter wird für das Antriebssysteme in analoger Weise verfahren und IES-Klassen (International Efficiency for Systems) definiert. Die Klasse IES1 deckt dabei den Bereich von ±20 % der Verluste des Referenz-Antriebssystems ab (Bild 3 rechts).

Für Umrichter und Antriebssysteme zeigt die Tabelle die Effizienzklassen. Mit IE1 und IES1 sind auch die Referenzklassen für Umrichter, Motoren (und Getriebe) sowie Antriebssysteme (Umrichter und Motor) zu sehen, auf die sich Bild 3 bezieht. Der neue Standard bietet ein Klassifizierungsschema für die verschiedenen Teile eines Antriebssystems, die den Anwender bei der Findung des optimalen Systems unterstützen sollen. Dabei sollen nicht die „Klassen“ addiert werden, sondern es muss eine separate Berechnung durchgeführt werden.

Tabelle 2: Effizienzklassen für Umrichter (IEX) und Antriebssysteme (IESX).
Tabelle 2: Effizienzklassen für Umrichter (IEX) und Antriebssysteme (IESX).
(Brosch )

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