Douwe Wagenaar Sinamics & Simotion Promoter

Douwe Wagenaar Sinamics & Simotion Promoter 070 - 333 3329 [email protected]

For internal use only / Copyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.

Duurzaamheid Life Cycle kosten van AC motor Voorbeeld: 440 €

Installatie kosten

170 €

Energie kosten

18.585 €

Page 2

Life Cycle Kosten van AC motor

Aanschaf prijs Motor

Aanschaf kosten 0.9-2.3% Installatie kosten 0.1-1%

Energie kosten 97-99%

Protection notice / Copyright notice I-IAD&DT-DT

Energie besparing

M M ~ n²

Compressor,

n

Pompen,

Ventilator

Page 3


Blackouts en storingen in Nederland???

Page 4


Praktijk situatie Branche: industrie. Symptoom: Uitval van compensatie eenheden en warmlopen van LS-motoren.

Impedance: 20 kV Switch Gear Z [Ohm] 1x10 2

1x10 1

1x10 0

1x10 -1 1x101

f [Hz] 1x102

1x103

1x104

Diagnose na metingen en netberekeningen: Toename harmonische vervuiling door resonantie.

Oorzaak: Variable Speed Drives.

Oplossing: Nieuw gestemde-filters. Uitgelegd op specifieke resonantie punten in de net-impedantie karakteristiek. Page 5


Hoe ziet een frequentieregelaar er van binnen uit?

Page 6


meer assensysteem Flexibiliteit in elektrische opbouw 3x 220V 380-480V 500-690V

Basic Line Module Smart Line Module Diode gelijkrichter

Active Line Module

Diode gelijkrichter+

2x IGBT brug

IGBT brug

6 puls 12 puls 24 puls µ DC Bus

Page 7

M

M

Motor Module

Motor Module

Inverter

Inverter


Een simpel circuit met diode en weerstand

Page 8


Gelijkrichter met twee verschillende belastingen, Ls=0

a) Ohmse belasting b) Stroombron als belasting (inductieve last)

Page 9


Stroom- en spanningsvorm gelijkrichter met twee verschillende belastingen, Ls=0

a) Ohmse belasting b) Stroombron als belasting (inductieve last)

Page 10


Golfvorm en harmonishe stromen gelijkrichter met stroombron als belasting, Ls=0

a) Golfvorm b) Frequentiediagram (frequentiespectrum)

Page 11


Hoe het frequentiespectrum te bepalen? Berekenen, ingewikkeld, foutgevoelig en arbeidsintensief! Vrijwel altijd (embedded) software die deze klus klaart! Siemens heeft hier o.a. Sizer voor In de praktijk onsite met speciale meetapparatuur, VeriteQ, Siemens . Op basis van Fourier transformatie (Signaalbeschrijving) Algemene beschrijving Fourier - analyse ∞ 1 f (t ) = a0 + ∑ [ah cos(2πf (t )) + bh sin( 2πf (t ))] 2 h =1 Waar de gelijkstroomcomponent (gemiddelde waarde), a 0 , gelijk staat aan : T

2 a 0 = ∫ f (t ) dt T 0 Amplitude van even componenten : T

2 a h = ∫ f (t ) cos( 2πf (t ))dt T 0 T

2 b h = ∫ f (t ) sin( 2πf (t ))dt T 0 Page 12


Waar bestaat een blokgolf uit?

Page 13

Een blokgolf bestaat uit een samenstel van sinussen met een frequentie (golf) die bestaat uit veelvouden van de fundamentele frequentie.


Wat is THD? THD staat voor total harmonic distortion. Gedefinieerd als de ratio tussen de effectieve waarde van de som van alle harmonische componenten en de fundamentele component. M.a.w. zegt iets over de vervoming van spanning of stroom t.o.v. de mooie sinus die uit het net (zou moeten) komen. ∞

2 ( ) I , U ∑

THDI ,U =

Page 15

h =1

(I ,U )1

=

((I ,U )

2 2

+ (I , U )3 + (I , U ) + (I , U )n 2

(I ,U )1

2

)


Voorbeeld berekening THDi (1)

Page 16



Page 17



∞

2 ( ) I ∑

THDI =

Page 18

h = 3, 5

(I )1

=

(0,4

)

+ 0,2 2 = 44,7% 1

2

Niet moeilijk, valt reuze mee!


Praktijkvoorbeeld gelijkrichter

Page 19


Golfvormen gelijkrichter

Page 20


Spanningsvervorming als gevolg van harmonische stromen

Page 21


Technologieën

Passief Netfilter:

Meer puls voeding 12-puls/24 puls:

Getakte, actieve gelijkrichter

Page 23


Uitgebreid voedingsconcept

Basic Line Module

DC=

3 AC~ i

u

Diode technology 3 AC 380…480V 3 AC 500…690V Diagnose mogelijkheid

DC=

Smart Line Module

3 AC~ i

u

Idem als Basic Line Module, PLUS: IGBT technology Terugvoeden remenergie

DC=

Active Line Module

3 AC~

u

Vele mogelijkheden efficiënt te voeden… Page 24

Idem als Smart Line Module, PLUS: Geregelde tussenkring Gecontroleerd terugvoeden van remenergie Superieure energie Protection notice / Copyright notice efficiency (cosφ =I-IAD&DT-DT 1)

Harmonische stroom voor 6-puls gelijkrichter met lijnreactor (1)

Page 25


Harmonische stroom voor 6-puls gelijkrichter met line harmonic filter

Page 27


Harmonische stroom voor 12-puls gelijkrichter

Page 28


Harmonische stroom voor smartline module

Page 29


Harmonische stroom voor Active Line technologie (AFE Active Front End)

Page 30


Overzicht van de verschillende oplossingen

6 pulse gelijkrichter

6 pulse gelijkrichter met harmonisch filter

Gelijkrichter 12 pulse gelijkrichter Page 31

Terugvoeden Smart Line Module Protection notice / Copyright notice I-IAD&DT-DT

Hoe ziet een frequentieregelaar er van binnen uit?

Page 32


Efficient Infeed technology – Ingaande stroom

Ingaande stroom

Stroom verlies actieve stroom

Motor direct op het voedingsnet aangesloten Standaard regelaar (zonder regelaar)

Regelaar met Efficient Infeed technology

Voor hetzelfde uitgaand vermogen is de ingaande stroom van een regelaar met Efficient Infeed technology ongeveer 80% van dat van een standaard regelaar! Page 33


Efficient Infeed technology – Harmonischen teruggevoerd naar het voedingsnet Comparison of line harmonics Standaard regelaar Efficient

Line harmonics

Regelaars met Efficient Infeed technology hebben een significant lagere harmonische component (en daardoor een lagere reactief vermogens component) dan standaard regelaars! Page 34


Douwe Wagenaar Sinamics & Simotion Promoter

Recommend Documents