Martijn Brinks Business Unit manager WEG Netherlands [email protected]
WEG – Transforming energy into solutions
Martijn Brinks BU manager WEG Netherlands
Robert Berger Owner / Director EN Motoren
Fabrikant van elektromotoren
• Speciale motoren in kleine series of enkele stuks.
• Ontwikkelt samen met klanten speciale motoren.
• Is dealer van WEG motoren Brazilië.
• Past veel WEG motoren aan naar
klant specificaties.
Opgericht in 1961,
WEG is een van de grootste
Producenten op gebied van elektotechnische
en mechanische oplossingen
Met meer dan 33.000 medewerkers
is WEG als wereldwijde partner actief
in meer dan 135 landen
Groei mondiaal energieverbruik @ Miljard kWh
10.405 10.950
11.898
14.510
15.280
17.305
18.719
20.120
21.650
1990 1995 2000 2007 2015 2020 2025 2030 2035
US Energy Information Administration, 2011
Regelgeving EU Scope:
→ Enkeltoerige, 3 fasen (inductie) motoren
→ 2, 4 and 6 pool
→ Van0.75 to 375kW
→ Frequentie: 50, 60 en 50/60Hz
→ Voltage tot 1000V
Nameplate informatie:
→ Efficiency level (IE2/IE3)
→ Efficiency values for 50, 75 and 100% load
→ CE mark
Requirements
Regelgeving EU
Directive 640/2009 NIET van toepassing op:
• Motoren welke ontworpen zijn om volledig ondergedompelt te
opereren;
• Motoren welke compleet geintergreerd zijn in een produkt
(bijvoorbeeld tandwiel, pomp, fan of compressor) en waarvan
het energieverbruik niet onafhankelijk bepaalt kan worden;
• 2 speed motors
Motor specifiek ontwikkeld voor de volgende toepassingen:
• Hoogte boven de 4.000 meter boven zeeniveau;
• Omgevingstemperatuur boven de 60°C;
• Maximum werktemperatuur boven de 400 °C;
• Standaard omgevingstemperatuur kleiner of gelijk aan -30°C
• Waar de koelwatertemperatuur bij ingang lager is dan 0 °C of
hoger dan 35 °C;
• In potentiele Ex omgevingen volgens Directive 94/9/EC van het
Europees Parlement en de Concil;
• Rem motoren.
• Dedicated Frequentie omvormer design (not suitable for DOL)
• TEAO
Andere technieken?
Geen magneten, geen rotorkooi
Geen joule verliezen in de rotor
Vergelijkbare stator als asynchrone
motor
Separate besturing (Frequentie
omvormer) vereist.
relatief hogere stroom, lagere power
factor
Meest efficiente techniek
Koppels in verhouding met stroom en
formaat zijn groot
hoge power factor
Separate besturing (Frequentie
omvormer) nodig
Rare earth magneten
Synchroon reluctance Permanent magneet
BLAC or BLDC motoren
Meestal feriet magneten
Met name voor lage vermogens (huishoudelijk)
Eenvoudige fabricage
Separate (soms geintergreerde) besturing nodig
Standaard Asynchrone rotor kooianker
voor starten
Permanent (rare earth) magneten voor
continu bedrijf
GEEN separate besturing nodig
Met name geschikt voor applicaties
met lage massatraagheid
EC motoren Hybrid motoren
• Hoog rendement, hoger dan kortsluitanker motoren. • Bij gelijk vermogen kleiner dan kortsluitanker motoren. • Hoog rendement bij lage toerentallen. • Kan met dezelfde frequentie omvormer als kortsluitanker motoren.
• Duurder. • Gevoelig voor hoge temperaturen en trillingen. • Niet zo goed overbelastbaar. • Onderhoud.
In de rotor van de kortsluitanker motor vindt energie omzetting plaats, dus verlies.
Bijna altijd als IEC normmotor. 55kW 4-polig zit in frame 250M Dat betekent ashoogte 250mm Flens/voet maten naar norm As diameter naar norm
De stappen om van IE1 naar IE4 te komen:
Meer blik Meer koper Eventueel zelfs koper in de rotor Kleinere waaier
De motoren blijven in IEC norm maar gaan toch groeien.
De consequentie:
Van 92,1% rendement naar 95,8% De consequenties: Voordelen: - rendement - minder warmte - minder luchtverplaatsing - minder lawaai Nadelen: - duurder in aanschaf - groter maar wel binnen IEC - zwaarder - massatraagheid groter - bij vervanging kunnen niet IEC gebonden inbouwmaten probleem geven - lagere cos phi - nominaal stroom wordt niet lager
IE0 IE1 IE2 IE3 IE4
(1997)
Efficiëntie % 91,3 92,1 93,5 94,6 95,8
Verlies kW 5,24 4,71 3,82 3,14 2,41
Wat levert het op van IE0 naar IE4?
Uren / dag 20
Dagen / jaar 360
€ / kWh 0,08 Geïnstalleerde motor 55 kW 4-polig 1997 IE0
W22 Super Premium motor 55 kW 4-polig IE4
91,3 Efficiëntie ɳ (%) 95,7
433.735 Jaarlijks verbruik (kWh)
413.793
34.698,00 Jaarlijks verbruik (€)
33.103,00
Jaarlijkse besparing (kWh) 19.942 Jaarlijkse besparing (€) 1.595,-
Typeplaat gegevens opnemen: • Spanning u • Stroom I • Cos ϕ • Vermogen P Formule: P=u x Ѵ3 x I x cos ϕ x eff Dus: P = eff u x Ѵ3 x I x cos ϕ
The electrical
energy used at the
Industry represents
~30%
The electrical motors
consumption at the
industry represents
~65%
En nu?
Extended product approach? De beslissing om te investeren in nieuwe machines wordt niet eenvoudig. Verschillende oplossingen en technieken voor complete systemen zorgen voor een moeilijke manier van vergelijking.
Europese commissie heeft de standard EN 50598 gecreerd om complete machines te vergelijken – onafhankelijk van de oplossing Extended product approach
Wat is de Extended product approach? Extended product (EP) is de combinatie van een motor SYSTEEM en de aangedreven
machine. Doel is om een Energy efficiency index (EEI) te creëren door
middel van een semi analytisch model (SAM)
Wat is de Extended product approach?
Kijk naar de applicatie Wat is de principe werking?
Kijk naar proces Wat is het te verwachten belastingspatroon?
Kijk naar het aandrijfsysteem Wat is de totale efficiency hiervan?
Wat is de principiele werking van de machine?
Wat is het belastingspatroon van de installatie?
Wat is de efficiency van het aandrijfsysteem?
Leveranciers moeten de efficiency van het systeem op 8 vastgestelde werkpunten opgeven welke door het SAM gebruikt worden om de efficiency te bepalen.
• Systeem efficiency heeft een referentie waarde voor verliezen van “ X “ Watt. Dit is IES1 • De gecombineerde verliezen geven een waarde van “ Y “ Watt. • Is Y 20% groter dan X IES0 • Is Y 20% minder dan X IES 2
Hoe wordt nu de EEI bepaald?
SAM van het motorsysteem
SAM van de aangedreven
machine
Extended product approach standaard
SAM van het EXTENDED PRODUCT
Applicatie werkpunten Motor system data
Verliezen op gestandaardiseerde werkpunten volgens de EN 50599-2
• Specificeer een interpolatie procedure
• Bepaal vermogensverliezen • Specificeer de calculatie om
de EEI te bepalen op basis van de applicatie
Applicatie Koppel en werkpunten
Energie efficiency index (EEI)
Is de extended product approach de uitkomst of niet?
Voorbeeld
Vraag:
Kan WEG helpen bij het reduceren
van het energiegebruik van het
hoofdventilatiesysteem van een evenementenhal?
Huidige situatie
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
4 x 75kW 4P DOL Meerdere V-snaren Kleppen gestuurde luchttoevoer Systeem uit de Jaren 80
8 x 18,5kW 4P DOL Meerdere V-snaren Systeem uit de Jaren 80
huidige equipment Totaal energieverbruik (@ 8 cent per kWh)
Supply motor 4 x 75kW
€ 42.400,- per jaar
Starting system DOL
Drive system Multiple V-belts
Efficiency Approx 89%
Running hours/yr 4000 @ full speed
Extract motors 8 x 18,5kW
€ 20.500,- per jaar
Starting system DOL
Drive system Multiple V-belts
Efficiency Aprox 86%
Running hours/yr 4000 @ full speed
Systeem analyse
Check process Kleppen besturing Check motorvermogen Rendabel? Check overbrenging Andere snaren? Procesbeheersing op basis van luchtkwaliteit
Verbeterpunten?
Nieuwe situatie
M
4 x 55kW 4P Sturing door WEG CFW 11 VFD Polybelt riemoverbrenging Geen kleppen IE3 motoren
8 x 15kW 4P Sturing door WEG CFW 11 VFD Polybelt riemoverbrenging Geen kleppen IE3 motoren
M
M
M
M 1
4
3
2
M
M
M
M
M
M
M
Vergelijk oud en nieuw Original equipment New equipment
Supply motor 4 x 75kW 4 x 55kW
Starting system DOL VFD
Drive system Multiple V-belts Polychain
Efficiency Approx 89% 95%
Extract motors 8 x 18,5kW 8 x 15kW
Starting system DOL VFD
Drive system Multiple V-belts Polychain
Efficiency Aprox 86% 92,5%
Running hours/yr 4000 @ full speed 2000 @ hi speed – 2000 @ low
Enery savings 1st year 70%
Total cost saving 1st year 30% (+/- € 19.000,-)
ROI < 1 year
Estimated cost savings 2nd year 40%
Wat nu?
De extended product approach kan de volgende stap worden om energie te besparen. Het kan met name helpen om verschillende oplossingen voor de zelfde uitdaging bespreekbaar en vooral vergelijkbaar te maken. Voor veel leveranciers staat deze benadering op dit moment nog in de kinderschoenen en dient dit verder onderzocht te worden. Daarnaast is het de vraag of het wenselijk is om dit voor elke nieuwe (vervanging) aanschaf te bepalen.
Toch kunt u, met behulp van gezond boeren verstand nu al stappen maken om uw elektrische installatie energiezuiniger te maken. Door in gesprek te gaan met uw leverancier kunt u al snel verbeterpunten realiseren.
Martijn Brinks Business Unit manager WEG Netherlands
The end
Robert Berger Owner / Director EN Motoren