TIA na dosah 1/2016
EN 50598 (část 1 a 2) Produktová norma – příspěvek EU k energetickému ekodesignu © Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena.
siemens.com/answers
EN 50598 podpoří cíle, které zamezí změně klimatických podmínek na Zemi - zaplní mezeru v oblasti normalizace Pár informací ze zákulisí tvorby EN 50598 Výzva: Politická Evropa 2030 a její cíle „Klimatické změny a systém udržitelnosti energetického byznysu“ • 40%-ni pokles emisí v porovnání s rokem 1990 • 20%-ní nárůst energetické účinnosti ( do roku 2020) Řešení: Realizace aktivit a opatření v průmyslových odvětvích formou norem a předpisů Výzva: Normy & předpisy Pohony spotřebují 70% energie v průmyslu. V současnosti definují normy a předpisy účinnost motorů pro přímé spouštění motorů (DOL) Očekáváme definice stupňů účinnosti měničů a celých pohonů jednak tvorbou norem, ale i novými nařízeními
Výzva: Dodavatelů strojů vybavených elektrickými pohony Dle nařízení EC 622/2012 (1W-2.5kW) musí být oběhová čerpadla vybavena štítkem s energetickým indexem (EEI). EEI je definován v normách pro čerpadla a použité výkony. Solution: Analýzou spotřeby energie zajistit přechod od jednoduchých k regulovaným pohonům © Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 2
2016-01-25
EN 50598 podporuje požadavky na analýzu spotřeby elektrické energie Nově v EN 50598 Vydání Analýza spotřeby
• Vydáno 19. 12. 2014
• Výrobci strojů vybavených elektrickým pohonem musí analyzovat jejich spotřebu dle standardizovaných profilů spotřeby
Povinnosti
• Po vydání EN 50598 byla uvedena do EU Official Journal • Následuje povinnost výrobce měničů dodržovat požadavky
Transparentnost
• EU vydá do roku 2018 další související nařízení
• Normou definované podmínky provozu pohonu (motor + měnič) lze vzájemně porovnat pro různé aplikace
Parametry normy Třídy účinnosti • Měniče jsou hodnoceny podle účinnosti (označením IE) a následně i celé pohony ( označením IES)
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 3
2016-01-25
• Norma stanoví důležité pracovní body, ve kterých se stanoví energetické ztráty.
EN 50598-2 definuje požadavky ekodesignu pro pohony a jejich komponenty Jak je EN 50598 zakotvená v nařízeních EU ? Komponenty pohonů a elektrických rotačních strojů - normy IEC 60034-2
M/470 mandát
Metody pro stanovení ztrát a účinnosti
Část - 1
Část - 2
Pohony dle EN 50598
Požadavky ecodesignu pohonů a příslušných komponentů ve elektrických strojích napájených nízkým napětím
Část - 3
Neregulované motory
Specialní motory
Motory pouze pro měniče
Vydáno 2007-09
Vydáno 2010-03-16
Vydáno 2013-11-01
Energetická účinnost Část 1
IEC 60034-30 Třídy účinnosti (IE)
Část - 1 Motory napájené ze sítě
Část - 2 Motory napájené z měničů
0.12 - 1000 kW - Až do 8-mi pólů... Vydáno 2014-03-01
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 4
2016-01-25
Základní požadavky EPA (Extended product Approach) a SAM (Semi Analytical Model) pro: • Stroje •
Integrované pohony
Část 2 Požadavky na pohony: •
< 1000 V
•
< 1 MW
•
Definice limit
M/476 mandát
Ecodesign Část 3 Požadavky související s ekologickou stopou, kterou zanechá výrobek v životním prostředí.
Analýza spotřeby energie pomocí stanovení energetických ztrát v definovaných pracovních bodech Definice dle normy EPA:
Extended ProductApproach:
Elektricky napájený točivá stroj
MS:
Motor- System:
PDS nebo motorstarter
PDS:
Power Drive System:
Motor + CDM
CDM:
Complete Drive Module:
Měnič + příslušenství
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 5
2016-01-25
Třída účinnosti je definovaná ve jmenovitém pracovním bodě Definuje účinnostní třídu
Ztráty v CDM CDM relative p L,CDM (0;100) Torque 100 current / %
pL ,CDM (90;100) pL , RCDM (90;100) 125%
IE0 - IE2 p L,CDM (90;100)
p L,CDM (50;100)
IE 0
IE 0
Referenční hodnota
100%
IEIE 11
Referenční Reference pásmo value ± 25% ± 25%
IEIE 22
25% 25% nižší lower ztráty Nežlosses reference than reference value
(referenční měnič) 50 25
p L,CDM (0;50)
p L,CDM (50;50)
p L,CDM (0;25)
p L,CDM (50;25)
50
75%
p L,CDM (90;50)
50%
CDM relative motor stator frequency / %
90100
25% 25% vyšší higher ztráty nežlosses reference than reference value
0%
p L , PDS
Power Drive/ MS System / motor system losses Ztráty PDS ztráty Definuje účinnostní třídu PDS relative torque / %
100
50 25
p L,PDS (0;100)
p L,PDS (50;100)
p L , RPDS
IES0 - IES2 p L,PDS (100;100)
p L,PDS (0;50)
p L,PDS (50;50)
p L,PDS (0;25)
p L,PDS (50;25)
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena 2016-01-25
p L,PDS (100;50)
( 100 ; 100 )
(referenční systém = referenční měnič + referenční motor)
100%
IES 0
IES 11 IES
80%
50%
100
IES 0
120%
Referenční hodnota
50
Strana 6
( 100 ; 100 )
PDS relative speed / % 0%
IES 2 IES 2
20% 20% vyšší higher ztráty Nežlosses reference than reference value Referenční Reference pásmo value ± 20% ± 20%
20% 20% nižší lower ztráty Nežlosses reference than reference value
Všechny momentové charakteristiky, lze aproximovat definovanými body Čerpadlo
Relevantní provozní body pro výpočet ztrát Momentová charakteristika zátěže 100% Moment
100
50
0%
50% rychlost
100%
Strana 7
2016-01-25
p L,PDS (50;50)
p L,PDS (0;25)
p L,PDS (100;50)
p L,PDS (50;25)
100
PDS relative speed / %
p L,PDS (0;100)
p L,PDS (50;100)
p L,PDS (100;100)
p L,PDS (0;50)
p L,PDS (50;50)
p L,PDS (100;50)
100
v 25
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena
p L,PDS (0;50)
p L,PDS (100;100)
PDS relative torque / %
50
0%
p L,PDS (50;100)
Relevantní provozní body pro výpočet Operating points relevant for calculating ztrát losses
Momentová Loadcharakteristika characteristic zátěže
Relative Moment torque
25
p L,PDS (0;100)
50
Pasovýa dopravník Using conveyor belt application as example 100%
PDS relative torque / %
PDS relative torque / %
50% 100% Rychlost Relative speed
p L,PDS (0;25)
p L,PDS (50;25)
50
100
PDS relative speed / %
Hodnoty pro systém PDS lze vypočítat Siemens poskytuje hodnoty účinností PDS Power Drive Systems (PDS) - Ztráty v definovaných pracovních bodech Ztráty motoru RM relative torque / %
p L,RM (100;100)
100
Ztráty v PDS / MS PDS relative torque / %
IES0 - IES2 p L,PDS (100;100)
100
50 25
+
100
50
RM relative speed / %
Ztráty v CDM IE0 - IE2 p L,CDM (90;100)
CDM relative Torque 100 current / %
25
50
100
PDS relative speed / %
Systémové hodnoty PDS lze měřit nebo vypočítat (pokud se např. volí různé komponenty)
50 25 50
90100
CDM: Complete Drive Module: Frequency converter PDS: Power Drive System: Motor with CDM
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 8
=
50
2016-01-25
CDM relative motor stator frequency / %
Referenční CDM, RM a PDS
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 9
2016-01-25
Třídy účinosti definované normami
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 10
2016-01-25
EN 50598-2 je závazná pro SINAMICS V20, G110, G120, G130, G150 a G180 Rozsah platnosti standardu EN 50598-2 EN 50598-2 je povinná pro:
AC-AC měniče/CDM bez funkce rekuperace energie do sítě
Motory s integrovaným měničem (jeden produkt)
Napájecí napětí: 100 V – 1000 V
Výkonový rozsah: 0.12 kW – 1000 kW
Nezávisle na type motoru
EN 50598-2 lze volitelně aplikovat pro:
AC–AC měniče/CDM s rekuperací energie do sítě
AC–DC měniče/CDM
DC–AC měniče/CDM
Zařízení s jiným výkonem nebo napětím
Libovolnou kombinaci PDS (CDM a motor)
EN 50598-2 je povinná pro následující CDM: • SINAMICS V20 • SINAMICS G110 • SINAMICS G120 • SINAMICS G130 • SINAMICS G150 • SINAMICS G180
V prvním kroku Siemens aplikuje standard EN 50598-2 na následující PDS: • SIMOTICS FD & SINAMICS G120P • SIMOTICS GP/SD VSD10 Line & SINAMICS G120 • SIMOTICS GP/SD VSD4000 & SINAMICS G120
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 11
2016-01-25
Integrated Drive Systems (IDS) v souvislosti s EN 50598 IES 1IES 2
IES 2
SINAMICS G120 SIMOTICS SD VSD10 Line
Investičně optimalizovaný systém s nízkou energetickou náročností (do 200 kW)
SINAMICS G120 SIMOTICS FD
SINAMICS G120P
Výkonný systém s vysokou energetickou účinností, optimalizovaný pro PFC aplikace (200 kW a více)
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 12
2016-01-25
SIMOTICS GP VSD4000 Line
Systém s nejvyšší účinností s inovativní technologií se synchronním reluktančním motorem (do 30 kW)
Výkonný, vysoce účinný systém pohonu optimalizovaný pro provozní body segmentu PFC SIMOTICS FD a SINAMICS G120P Účinnostní třída IES 2 Vysoká účinnost ve třídě IES 2 • Nejméně o 35% lepší než referenční systém • Nižší ztráty systému celého systému např. díky důsledné optimalizaci spínacího vzoru měniče
+
Cenová výhodnost celého + systému • Vysoká účinnost celého systému díky speciálně vyvinuté architektuře motoru a měniče • Jmenovité proudy motoru jsou přizpůsobené proudům měničů • Napětí motoru je přizpůsobeno výstupnímu napětí měniče
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 13
2016-01-25
Optimalizováno pro segment + PFC • Minimální ztráty při částečném zatížení pro aplikace s kvadratickou momentovou charakteristikou Speciální funkce pro úsporu elektrické energie • PROFIenergy • Hibernační mód • Eco mód
+
Investičně optimalizovaný pohon SIMOTICS GP/SD VSD10 Line a SINAMICS G120 Redukované náklady díky optimalizaci použitých komponentů pohonu
+
• Vinutí motoru je optimalizováno napěťově i proudově k použitému měniči. Je využit optimálně pracovní bod pohonu
Ideální řešení pro aplikace s častým rozjezdem a zastavením
+
• Nízký moment setrvačnosti motoru zajistí vyšší produktivitu procesu u aplikací s častým rozjezdem a rychlým brzděním
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 14
2016-01-25
Třída účinnosti pohonu IES1 / IES 2 (dle výkonu) • Nejlepší ve třídě IES 1 • Středně úspěšný v IES 2
Speciální funkce pro úsporu energie • PROFIenergy • Hibernační mód • Eco mód
Garantovaný výkon motoru při napájení z měniče • Testovaný a na štítku motoru značený
+
+
+
Pohon s nejvyšší účinností ve všech provozních bodech, používající novou technologii synchronního-reluktančního motoru SIMOTICS GP/SD VSD4000 Line a SINAMICS G120 Pohon s nejvyšší účinností • Nejvyšší účinnost je zajištěna technologií synchronního motoru • Speciální spínací a řídící algoritmus pro dosažení nejvyšší účinnosti i při částečném zatížení • Snížení spotřeby s využitím letmého startu (typicky u ventilátoru)
Systém s optimalizovanými náklady
+
Univerzálně použitelný
+
© Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena 2016-01-25
+
• Špičková účinnost ve třídě IES2 • Nízké náklady na údržbu, a tím nižší náklady na životní cykl
• Optimalizovaný systém s použitím standardních výkonových jednotek přizpůsobených řídící jednotkou k napájení reluktančních motorů • Vysoká dynamika pohonu zvláště při regulaci bez otáčkové zpětné vazby (SLVC) • Extrémně jednoduché nastavení vlastností motoru jedním parametrem. Data motoru jsou v paměti měniče.
Strana 15
Třída účinnosti systému IES 2
+
• Vhodný pro různé typy zátěží • Řízený synchronní motor má velký startovací akcelerační moment
Garantovaný výkon motoru při napájení z měniče • Testovaný a na štítku motoru značený
+
Ztráty CDM dle EN-50598 jsou integrovány v datových listech Ztráty PDS k dispozici v programu SINASAVE. Čím Vás Siemens podpoří? CDM ztráty v datasheetech CDM ztráty k dispozici v datových listech v DT-Configurator (www.siemens.com/dt-configurator)
Přehled CDM ztrát Ztráty CDM podle EN-50598 jsou dostupné v tabulkách: https://support.industry.sieme ns.com/cs/ww/en/view/94059 311
PDS ROI výpočty založené na EN-50598 Dostupné v SINASAVE pro: • SIMOTICS FD & SINAMICS G120P • SIMOTICS GP/SD VSD10 & SINAMICS G120 • SIMOTICS GP/SD VSD4000 Line & SINAMICS G120 © Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 16
2016-01-25
SIOS: Siemens Industry Online Support ROI: Return on investment
Naše pohony (IDS) mají „vestavěnou“ normu ČSN EN 50589
DE: www.siemens.de/gesetze-und-normen © Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 17
2016-01-25
EN: www.siemens.com/legislation-and-standards
Děkujeme za pozornost! Vladimír Mýlek
[email protected]
Martin Pochyla
[email protected]
siemens.com/answers © Siemens AG 2016 Všechna práva vyhrazena Strana 18
2016-01-25
