Suchen

EU-Verordnung Elektrische Antriebstechnik im Umbruch

| Redakteur: Gerd Kucera

Die EU setzt Energieeffizienzklassen für Drehstrommotoren fest und verordnet den Umstrieg auf sparsame Antriebslösungen. Ab 2017 ist der Geltungsbereich auch für Motoren von 0,75 bis 7,5 kW wirksam.

Firma zum Thema

Rückblick Praxisforum Elektrische Antriebstechnik 2016: Dr. Andreas Krätzschmar (Siemens AG) erklärte die Einführung von Hocheffizienzmotoren und deren Auswirkungen auf die elektrische Installation.
Rückblick Praxisforum Elektrische Antriebstechnik 2016: Dr. Andreas Krätzschmar (Siemens AG) erklärte die Einführung von Hocheffizienzmotoren und deren Auswirkungen auf die elektrische Installation.
(Bild: VBM-Archiv)

Der gesetzliche Einfluss durch Richtlinien und Verordnungen nimmt zu. Die politischen Vorgaben, besonders zu Öko-Design und Energieeffizienz, stellen die Hersteller von elektrischen Antriebskomponenten und -systemen immer wieder vor neue technische Herausforderungen, um ihre Produkte entsprechend anzupassen. Den Anwendern schreibt die EU Strom sparende Energieeffizienzklassen IE3/IE4 für Drehstrom-Asynchronmotoren fest vor und verordnet einen verbindlichen Umstieg auf Antriebslösungen mit höherem Wirkungsgrad.

Um in der Praxis aber davon profitieren zu können, sind beim Einsatz energieeffizienter IE3- und IE4-Motoren im Netzbetrieb einige Rahmenbedingungen zu beachten, zum Beispiel hinsichtlich Anlaufverhalten.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 15 Bildern

„Höhere Anlauf- und Inrush-Ströme erweitern hier die Anforderungen an die industrielle Schalttechnik“, konstatiert Dr. Andreas Krätzschmar (Head Laboratory Control Components and Systems Engineering bei der Siemens AG), „während der Anlaufphase solcher Motoren werden die Installationsnetze deutlich stärker belastet. Außerdem erfordern diese erhöhten Ströme bei den Schaltgeräten ein entsprechend höheres Schaltvermögen sowie teilweise geänderte Einstellungen beim Kurzschlussschutz.“

Prof. Dr. Manfred Schrödl (TU Wien) betont: „Im Zuge der gesetzlich verschärften Bestimmungen über die Wirkungsgrade von elektrischen Maschinen gerät die Asynchronmaschine zunehmend an ihre Grenzen, was Effizienz, vor allem bei Teillast, betrifft. Sie hat den Vorteil eines robusten Aufbaus, ist in großen Stückzahlen am Markt und kann mit einfachen Steuerverfahren betrieben werden.

Ein beträchtlicher Nachteil ist ihr eher mäßíger Wirkungsgrad speziell im Teillastbereich. Diesen Nachteil besitzt die Synchron-Reluktanzmaschine nicht. Sie hat aufgrund sehr geringer Rotorverluste über einen weiten Betriebsbereich einen sehr guten Wirkungsgrad. Ihre Schwächen sind eine hohe Blindleistungsaufnahme und eine komplizierte Regelung, die eine vertiefte Betrachtung der Maschine nötig macht. Bisher wurde zur Regelung ein Drehgeber benötigt, der Informationen über die aktuelle Rotorposition liefert. Die beiden Nachteile können aber mit modernen Mitteln überwunden werden.

Der hohe Blindleistungsbedarf hat eine etwas größere installierte Leistung im Wechselrichter zur Folge, was aber aufgrund der Fortschritte in der Leistungselektronik zu keinen nennenswerten Mehrkosten führt. Die schwierige Regelung mit teuren Drehgebern lässt sich durch sensorlose Verfahren mit modernen Prozessoren günstig in den Griff bekommen.“

Eine Steigerung der Effizienz mit modernen Antriebs- und Umrichtersystemen erfordert eine genaue elektrische Analyse in verschiedenen Lastbereichen. „Traditionelle Leistungsmesssysteme sind zwar auf höchste Genauigkeit ausgelegt, mit ihnen lassen sich aber nur sehr eingeschränkt Analysen an dynamischen Vorgängen durchführen“, informiert Thomas Stüber, Group Leader Application bei Teledyne LeCroy, „Oszilloskope, die dynamische Vorgänge analysieren können, sind durch ihre geringe Amplitudenauflösung und die begrenzte Anzahl an Kanälen nicht für die Leistungsanalyse geeignet.

Eine neue Oszilloskop-Technik mit hoher Amplitudenauflösung macht jetzt die vollständige Analyse solcher Systeme im dynamischen Betrieb möglich. Bei der Untersuchung kann durch die Integration verschiedener Sensoren in das Messsystem die elektrische und mechanische Seite bei dynamischen Vorgängen erfasst und bewertet werden.“

Um das Gesamtsystem eines elektrischen Antriebs zu erfassen, ist interdisziplinäres Fachwissen notwendig. Das Praxisforum Elektrische Antriebstechnik vermittelt u.a. Erkenntnisse aus der Forschung zur praxisgerechten Anwendung und informiert zum Beispiel über neue Leistungshalbleiterkonzepte, Software, Sensorik und Simulation.

Prof. Dr. Manfred Schrödl: „Um sich beispielsweise über die effizienzbetonten Technologien der Antriebe zu informieren, ist das Praxisforum Elektrische Antriebstechnik genau die richtige Adresse.“

(ID:43971229)