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1 © 2016 Eaton. All Rights Reserved..
ErP-Richtlinie, Schaltgeräte, Wirkungsgrade - und der Drehzahlstarter von Eaton
Andreas Miessen, Produktmanager – EATON, Produktlinie Drives & Softstarters
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EATON
• Gründung im Jahre 1911
• Niederlassungen in nahezu allen Ländern der Erde
• Innovationszentren in Regionen auf der ganzen Welt
• Mehr als 102.000 Mitarbeiter weltweit
• 22,6 Mrd. USD Umsatz in 2014
• 50 % des Umsatzes außerhalb der USA
Motor
Control
Distribution
Equipment
DC Circuit
Protection
IEC Global Switchgear
Paralleling Switchgear
UPS Products
DC Products
Complete IEC
Low Voltage
Data Center
Solutions
Automation
Systems
Energy
Engineering
1979 1994 1998 2003 2004 2007 2005 2008 2009 2010 2011 2012
Diversified
electrical
manufacturer
Electrical
distribution
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Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Inhalte des Vortrags
• ErP-Richtlinie
Inhalte und Auswirkungen
• Motorenverordnung
Auswirkungen auf Motoren und deren Schalt- und Schutzorgane
• Pumpen- und Lüfterverordnung
Erreichung von Wirkungsgraden durch Drehzahlregelung
• Neue Geräteklasse
Der Drehzahlstarter
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
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Energieeffizienz
• Gesetzgebung
• ErP-Richtlinie
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ErP-Richtlinie Energieeffizienz und die Gesetzgebung
Energieverbrauch
in Deutschland 2011
GHD 276 TWh
16%
Haushalte 609 TWh
25%
Industrie 729 TWh
30%
Verkehr 714 TWh 29%
• Energieeffizienz ist das Schlagwort schlechthin
• Anstrengungen der EU um die Klimaschutz-Ziele
zu erreichen
• Hier spielt auch die Gesetzgebung
eine wichtige Rolle
• Ziel: Energie gewissenhaft einsetzen und
Einsparpotenziale nutzen
• Festlegung von Mindestwirkungsgraden
bzw. max. Verlusten
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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• Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Ökodesign-Anforderungen
von „Energy related Products“
• Identifizierung von Produktgruppen mit einem hohen Potenzial zur kostengünstigen
Reduzierung von Treibhausgasen
• Beispiele für Produktgruppen, die für Eaton wichtig sind:
- Elektrische Motorsysteme
- Pumpen
- Lüfter
• Die Anforderungen an die Produktgruppen legen die Ausführungsrichtlinien fest z.B. EC
640/2009 für elektrische Motoren (= Motorenverordnung)
ErP-Richtlinie Hintergrund der ErP-Richtlinie
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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ErP-Richtlinie Ausführungsrichtlinien / Verordnungen
Zuverlässigere
Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
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ErP-Richtlinie Auswirkungen auf den Markt
Um den Vorschriften zu entsprechen, müssen:
• Produkte verändert werden (Stichwort: Motoren IE2 / IE3)
• Ganze Verfahren angepasst werden (Stichwort:
Durchflussmengenregelung mit Ventil vs. variabler Pumpendrehzahl)
Eaton hat auf den sich verändernden Markt reagiert:
• Schalt- und Schutzgeräte müssen „IE3-ready“ sein
• Entwicklung der neuen Gerätekategorie Drehzahlstarter
Die einfachste Art der variablen Motordrehzahl
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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Motorenverordnung
• Inhalt
• Drehzahlregelung im Vergleich zum Drosselventil
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Motorenverordnung Effizienzklassen für Motoren
70
75
80
85
90
95
100
1 10 100 1000
Wirku
ng
sg
rad
de
r
Mo
tore
n(%
)
Motorleistung (kW) EFF1
EFF2
IE2
High
IE1
Standard
IE3
Premium
IE4
Super Premium
Hoher
Wirkungsgrad
Niedriger
Wirkungsgrad
IE1
IE2 IE3
IE4
Gerätekl
asse
Drehzahl
(rpm)
Drehmoment im
Dauer-betr. [Nm]
Leistung
(kW)
Nenn-wirkungs-
grad(%)
Energie-verlust
(W)
nach
IE1
IE1 1.500 35 5.5 87.4 693
IE2 1.500 35 5.5 87.7 676.5 -2.4%
IE3 1.500 35 5.5 89.6 572 -21.2%
IE4 1.500 35 5.5 92 440 -57.5%
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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Motorenverordnung Wirksamkeit
Juni 2011 Januar 2015 Januar 2017
Motoren der
Effizienzklasse
IE2 minimum
[7,5–375kW] Motoren:
IE3 minimum
oder
IE2+Drehzahlregelung
[0,75–375kW] Motoren:
IE3 minimum
oder
IE2+Drehzahlregelung
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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Motorenverordnung Technische Konsequenzen
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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Auslösekennlinie
PKZM0 …
Motorkennlinie
Der Strom beim Motorhochlauf und
Anlaufspitzstrom liegen unterhalb der
Auslösekennlinie. 1
Im Bereich des Anlaufspitzstromes sind
aber noch mögliche Toleranzen des
Magnetauslösers zu berücksichtigen. Je
nach Toleranzlage besteht die Gefahr von
Fehlauslösungen.
Anhebung des
Schnellauslöseransprechwertes von 14*In
auf 15,5*In.
Motorenverordnung Beispiel: Anpassung Motorschutzschalter
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
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Motorenverordnung Motorstarter „IE3 ready“
Motorstarter von Eaton bieten die einfachste und zuverlässigste Art und Weise
zum Betrieb von IE3- und IE2-Motoren bei Anwendungen mit konstanter Drehzahl
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
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Pumpen- und Lüfterverordnung
• Inhalt
• Drehzahlregelung im Vergleich zum Drosselventil
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Pumpen- und Lüfterverordnung Inhalt
• Festlegung von minimale Wirkungsgrade für ein System
• In vielen Fällen erfüllen die existierenden Durchflussverstellungen
z.B. mit Ventilen und Drosselklappen die Anforderungen nicht.
• Drehzahlregelungen sind erforderlich, um die Verluste zu reduzieren.
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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Pumpen- und Lüfterverordnung Vergleich Energieverbrauch Drosselventil vs. Drehzahlregelung
Quelle: ZVEI
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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Pumpen- und Lüfterverordnung Vergleich Energieverbrauch Drosselventil vs. Drehzahlregelung
0
5
10
15
20
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Le
istu
ng
(kW
)
Fluss (%)
Drosselventil
Drehzahlregelung
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
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Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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Der Drehzahlstarter
• Optionen für den Motorstart
• Die einfachste Art der variablen Motordrehzahl
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Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Optionen für den Motorstart
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
Stern/
Dreieck
Konstant
Reduziert
Schlag beim
Umschalten
Kosten / Funktionalität
Drehzahl-
starter
Variabel
Voll
Sanfter Start
Direktstarter
Konstant
Voll
Schlag
beim Start
Frequenz-
umrichter
Variabel
Voll
Sanfter Start
Drehzahl
Drehmoment
Verhalten beim Start
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Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Der Starter mit der variablen Drehzahl
Die einfachste Art der variablen Motordrehzahl
• Positioniert zwischen Motorstarter und Frequenzumrichter
• Design und Auftreten eines Motorstarters
• Fähigkeit der variablen Drehzahlverstellung
• Out-Of-The-Box-Inbetriebnahme ohne jegliche Parametrierung
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
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Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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• Anwendungen, in denen ein direkter Start aus mechanischen Gründen oder
aufgrund zu hoher Einschaltströme nicht akzeptiert werden kann
• Anwendungen, die heute mit einem Motorstarter ausgerüstet sind und wo
zukünftig eine Drehzahlverstellung erforderlich ist, um Vorschriften zu erfüllen
• Anwendungen, die heute mit einem Low-end-Frequenzumrichter ausgerüstet
sind, der immer noch zu komplex (oder zu teuer) ist
• Anwendungen mit Festdrehzahl, bei denen eine andere Frequenz als
Netzfrequenz benötigt wird
• Festdrehzahl-Anwendungen mit einer hohen Starthäufigkeit
Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Anwendungen
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
kostengünstigere Maschinen
Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Weltweit im Einsatz
2,2 kW @ 230 V / 2,2 … 7,5 kW @ 400 V
0,25 … 1,5 kW @ 1~ 230 V & 3~ 400 V
…… am öffentlichen Netz und am
Industrienetz
• Mit integriertem Motorschutz
• Wendestarter
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
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Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
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Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Zuverlässig im Betrieb
Integrierte Funktionen,
um ungewollte Abschaltungen zu vermeiden:
• DC-Bremsung, um Abschaltungen wegen Überstrom zu vermeiden,
z.B. bei Lüftern
• Automatische Reduzierung der Schaltfrequenz bei zu hoher
Kühlkörpertemperatur
• Automatische Anpassung von Ausgangsspannung und -frequenz im
Falle von generatorischem Betrieb oder zu steiler Verzögerungs-
rampe, um Abschaltungen aufgrund von Überspannung zu vermeiden
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
Maschinen
Einfachere, kompaktere und
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Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
Maschinen
• Umgebungstemperatur: 60 °C
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Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Im Bedarfsfall…
… mit dem Schraubendreher parametriert
• Rampenzeiten
• Motorschutz
• Klemmenbelegung
• Anpassung Netzspannung
(50 Hz / 60 Hz)
Die einfachste Art zum Erreichen von Energieeffizienz gemäß der
ErP-Richtlinie 2009/125/EC bei drehzahlgeregelten Motoren
Sicherere
Maschinen
Energieeffiziente
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Zuverlässigere
Maschinen
Sicherere
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Neue Geräteklasse: Der Drehzahlstarter Kein Stillstand…
… DE11 mit erweiterter Funktionalität
• CANopen
• Steckbare Klemmen
• konfigurierbarer Relaisausgang
Sicherere
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Energieeffiziente
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Fazit
Fassen wir noch einmal zusammen…
• Bei allen Drehstrommotoren bis 375 kW müssen die ErP-Richtlinien beachtet
werden. Eaton bietet die einfachste, kostengünstigste und zuverlässigste Art
sie schon heute zu erfüllen.
• Bei Anwendungen mit konstanter Drehzahl ist darauf zu achten, dass die
Motorstarter „IE3 ready“ sind.
• Bei einfachen Anwendungen mit variabler Drehzahl bietet der
Drehzahlstarter die ideale Lösung.
• Vom Motorstarter bis zum Frequenzumrichter bietet Eaton für jede
Anforderungen die passende Lösung.
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Weitere Informationen
Weitere Informationen finden Sie auf der Internetseite: www.eaton.de/IE3
„Motorschutz im Zeitalter von IE3“ „ERP-Richtlinie erfolgreich umsetzen“
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Besuchen Sie uns…
Halle 11, Stand C63
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