Tobias DietzDer neue technische Standard EN 50598, 1
Der neue technische Standard EN 50598:
Definierte Effizienzklassen für Frequenz-umrichter und Motorenkombinationen
Tobias Dietz, Verkaufsdirektor
Danfoss Drives
FachverbandGebäude-Klima e. V.
Berlin, 14./15. April 2016
Tobias DietzDer neue technische Standard EN 50598, 2
� IEC/EN 60034-30-1 Motoren am Netz
� EN 50598 – Bedeutung und Auswirkung für Frequenzumric hter und Motorkombinationen
� Antriebe im Vergleich
Der neue technische Standard EN 50598: Definierte Effizienzklassen für Frequenz-
umrichter und Motorenkombinationen
Der neue technische Standard EN 505983 |
Ecodesign
• Die Ecodesign Direktive ist der gesetzliche Rahmen in Europa zur Reduzierung des Energiebedarfs von Produkten
• Konkrete Maßnahme erlangen durch Verordnungen Gesetzeskraft
• Technische Details der Verordnungen beruhen oft auf technischen Standards (Normen)
• Verordnungen schreiben einzuhaltende „Mindestwirkungsgrade“ fest(Englisch: Minimum Efficiency Performance Standards)
Produkt Verordnung
(Gesetz)
VerordnungIn Vorbereitung
VSD MEPS
Verordnung640/2009/EC
Motor MEPS
EuropäischeKommission
Ecodesign Direktive2009/125/EC
Auch ErP (Energy Related Products) genannt.Ersetzt (Energy Using Products) Direktive.
Norm bzw. Standard(Freiwillig)
StandardIEC/EN
60034-30-1
StandardEN 50598-2
In die Gesetze werden nur Teile der Standards übernommen!
Der neue technische Standard EN 505984 |
Ecodesign
• Die Ecodesign Direktive ist der gesetzliche Rahmen in Europa zur Reduzierung des Energiebedarfs von Produkten
• Konkrete Maßnahme erlangen durch Verordnungen Gesetzeskraft
• Technische Details der Verordnungen beruhen oft auf technischen Standards (Normen)
• Verordnungen schreiben einzuhaltende „Mindestwirkungsgrade“ fest(Englisch: Minimum Efficiency Performance Standards)
Produkt Verordnung
(Gesetz)
VerordnungIn Vorbereitung
VSD MEPS
Verordnung640/2009/EC
Motor MEPS
EuropäischeKommission
Ecodesign Direktive2009/125/EC
Auch ErP (Energy Related Products) genannt.Ersetzt (Energy Using Products) Direktive.
Norm bzw. Standard(Freiwillig)
StandardIEC/EN
60034-30-1
StandardEN 50598-2
In die Gesetze werden nur Teile der Standards übernommen!
Der neue technische Standard EN 505985 |
Drehstromasynchronmotor am FU
Technologie - Höhere Wirkungsgrade durch mehr aktives Material IE3 und IE4 erreichbar
Vorteile - Robust und bewährt / Direkter Anlauf am NetzNachteile - Höhere IE Klassen bauen größer/länger als IE 2
Umrichter Betrieb - Zuverlässig
PM-Motor am Frequenzumrichter
Technologie - Magnete im Rotor: IPM- Magnete auf dem Rotor: SPM- IE4/5 erreichbar
Vorteile - Keine Verluste im RotorNachteile - Aktuell pro FU ein Motor möglich
Umrichter Betrieb - Benötigt geeignetes Regelverfahren
Synchronreluktanzmotor am FU
Technologie - Rotordesign führt den mag. Fluss und erzeugt Reluktanzmoment IE3 und IE4 erreichbar
Vorteile - Hoher Wirkungsgrad, auch im TeillastbereichNachteile - Schlechter cos φ (eventuell größerer FU)
Umrichter Betrieb - Benötigt geeignetes Regelverfahren
Der neue technische Standard EN 505986 |
IEC/EN 60034-30-1Motoren am Netz
• Definiert Wirkungsgradklassen IE1-IE4 für Motoren, die an sinusförmiger Spannung anlaufen und betrieben werden
• Die Klassen sind unabhängig von der Motortechnologie (z.B. PM- oder Drehstromasynchronmotor)
• IE-Klasse wird im Nennpunkt definiert
• Wirkungsgrade für 50% und 75% Drehmoment müssen in der Dokumentation angegeben werden
IEC/EN 60034-30-1IE-Klassen für Motoren
Der neue technische Standard EN 505987 |
Ecodesign für Motoren
• Die Verordnung (EG) 640/2009 und deren Ergänzung (EU) 4/2014 definiert MEPS für Elektromotoren
• Betroffen sind die meisten Motoren die folgende Kriterien erfüllen:
• Leistungsbereich 0.75 – 375 kW
• Nennspannung bis 1000 V (3~)
• Betriebsart S1 oder S3 (ED > 80%)
• 2 bis 6 Pole
• Aufstellhöhe bis 4000 m
• Umgebungstemperatur bis 60°C
• Umgebungstemperatur bis -30°C bzw. 0°C für Wasser gekühlte Motoren
Scope der EU MEPS
IEC/EN 60034-30-1IE-Klassen für Motoren
Der neue technische Standard EN 505988 |
Termin Leistung MEPS MEPS Alternative
16.06.2011 0,75 – 375 kW IE2 -
01.01.2015 0,75 – 5,5 kW IE2 -
7,5 – 375 kW IE3 IE2 + Umrichter
01.01.2017 0,75 – 375 kW IE3 IE2 + Umrichter
Zeitplan der MEPS Einführung Motoren
Die Verordnung (EG) Nr. 640/2009 legt fest, ab welchem Zeitpunkt in der EU nur noch Motoren mit einem Mindestwirkungsgrad in Verkehr gebracht werden dürfen:
Seit 1.1.2015 müssen Kennzeichnungen auf IE2-Motoren auf denvorgeschriebenen Betrieb mit Frequenzumrichter hinweisen.
IE/IES-Klassen für Umrichter und Umrichter + Motor gemäß EN 50598-2 sind NICHT relevant für die Alternative “IE2 + Umrichter”
Der neue technische Standard EN 505989 |
Ecodesign
• Die Ecodesign Direktive ist der gesetzliche Rahmen in Europa zur Reduzierung des Energiebedarfs von Produkten
• Konkrete Maßnahme erlangen durch Verordnungen Gesetzeskraft
• Technische Details der Verordnungen beruhen oft auf technischen Standards (Normen)
• Verordnungen schreiben einzuhaltende „Mindestwirkungsgrade“ fest(Englisch: Minimum Efficiency Performance Standards)
Produkt Verordnung
(Gesetz)
VerordnungIn Vorbereitung
VSD MEPS
Verordnung640/2009/EC
Motor MEPS
EuropäischeKommission
Ecodesign Direktive2009/125/EC
Auch ErP (Energy Related Products) genannt.Ersetzt (Energy Using Products) Direktive.
Norm bzw. Standard(Freiwillig)
StandardIEC/EN
60034-30-1
StandardEN 50598-2
In die Gesetze werden nur Teile der Standards übernommen!
Der neue technische Standard EN 5059810 |
Erweitertes Produkt
Motorsystem
Antriebssystme (PDS)
Definitionen gemäß EN 50598
Motorstarter(Schalter, Sanftanlaufgerät,…)
Über-setzung
Anwendung
Last-maschine
Netz & Zuleitung
Vollständiges Antriebsgerät (CDM)
(Frequenzumrichter (FU))
Einspeise-abschnitt
Hilfs-einrich-tungen
Antriebs-grund-modul(BDM)
Der neue technische Standard EN 5059811 |
Zeitplan & Marktrelevanz
• Der Standard EN 50598 wurde auf Anforderung von “Ecodesign” erstellt. Die Veröffentlichung erfolgte Ende 2014.
• EN 50598 definiert Effizienzklassen für
• Frequenzumrichter (FU)
• „Frequenzumrichter + Motor“ Systeme
• Ecodesign MEPS
• FU: IE1 erwartet in 2018(Danfoss wird IE2 erfüllen)
• FU+Motor: Keine Pläne
• EN 50598 wird in den globalen Standard IEC 61800-9 überführt (Ziel: 2016)
Der neue technische Standard EN 5059812 |
Definition IE-Klassen FU
• IE-Klasse gemäß EN 50598-2
• IE0 – Unter technischen Standard
• IE1 – Technischer Standard
• IE2 – Über technischen Standard
• Verluste der Klasse IE1 wurden als Referenz definiert
• +25% Verluste → IE0
• -25% Verluste → IE2
• Wir erwarten, dass bis zur Einführung IE2 als Standard bewertet wird
IE1 = Referenz
+25%Verluste
-25%Verluste
EN 50598-2IE-Klassen für Umrichter
Der neue technische Standard EN 5059813 |
Definition IES-Klasse FU+Motor
• IES-Klasse gemäß EN 50598-2
• IES0 – Unter technischen Standard
• IES1 – Technischer Standard
• IES2 – Über technischen Standard
• Verluste der Klasse IES1 wurden als Referenz definiert
• +20% Verluste → IES0
• -20% Verluste → IES2EN 50598-2
IES-Klassen für FU+Motor
IES1 = Referenz
+20%Verluste
-20%Verluste
Der neue technische Standard EN 5059814 |
Bestimmung IES-Klassen FU+Motor
• IES kann nicht aus dem IE-Klassen von Umrichter und Motor abgeleitet werden: IE2Motor + IE2FU ≠ IES2
• IES-Klasse kann anhand der Verluste der Einzelkomponenten (Umrichter und Motor) bestimmt werden
• Umrichter- und Motorhersteller müssen die Verluste im Nennpunkt angeben
VerlusteMotor
VerlusteFU
VerlusteFU+Motor IES
Der neue technische Standard EN 5059815 |
Beispiele IES-Klasse (7,5 kW “System”)
Motor leistung IES0 IES1 IES23 kW > 1138 W 758 W - 1138 W < 758 W4 kW > 1397 W 931 W - 1397 W < 931 W
5.5 kW > 1754 W 1170 W - 1754 W < 1170 W7.5 kW > 2161 W 1441 W - 2161 W < 1441 W11 kW > 2851 W 1901 W - 2851 W < 1901 W15 kW > 3596 W 2398 W - 3596 W < 2398 W
• IES Verluste können gemessen oder berechnet werden
• Berechnung ermöglicht den Vergleich von Antriebssystemen, die aus Komponenten eines oder mehrerer Hersteller zusammengestellt sind.
Motor A 1045 W
+ FU A 725 W
System A 1770 W
Motor B 1065 W
+ FU A 725 W
System C 1790 W
Motor A 1045 W
+ FU B 675 W
System B 1710 W
Der neue technische Standard EN 5059816 |
Zusammenfassung & Ausblick
• IE- und IES-Klassen ermöglichen eine erste Abschätzung der Energieeffizienz von FU und FU+Motor Kombinationen
• IE- und IES-Klassen ermöglichen keinen detaillierten Vergleich
• Reale Lastverhältnisse und
• Herstellertoleranzen
müssen berücksichtigt werden
• Kunden sind bis 2018 NICHT verpflichtet IE/IES Klassen oder Teillastdaten anzugeben
• Überführung der EN 50598 in die IEC 61800-9 wird die Akzeptanz der IE/IES Klassen weltweit erhöhen
Der neue technische Standard EN 5059817 |
EcodesignBroschüre
• Grundlegende Erklärung von Ecodesign
• Ecodesign Anforderungen für
• Motoren
• Frequenzumrichter
• Frequenzumrichter + Motor
• Zusammenfassung von Definitionen der relevanten Standards inkl. Details zu Testverfahren
• Einfluss auf Kundenanwendungen
Antriebe im Vergleich
Beispiel aus der Praxis
Der neue technische Standard EN 5059819 |
Einsparpotenzial im Teillastbereich
• Gegenüber einem DAS-Motor IE2 hat der SymRM-Motor IE4 oder ein PM –Motor IE4 Teillastbereich einen besseren Wirkungsgrad
Der neue technische Standard EN 5059820 |
Systemwirkungsgrad Ventilator im Vergleich„Erweitertes Produkt“
Der neue technische Standard EN 5059821 |
DAS-Motor-IE2 / SynRM-Motor IE4
Kosten Betriebspunkt 30% Betriebspunkt 50% Betriebspunkt 75% Betriebspunkt 100% Summe:DAS-IE2 860,76 1.175,04 956,88 685,80 3.678,48 €SynRM-IE4 729,54 1.053,54 892,26 653,40 3.328,74 €Einsparung 131,22 121,50 64,62 32,40 349,74 €
10% Einsparung gegenüber IE2 Motoren
44%
35%
15%
6%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
30 50 75 100
Volumenstrom in %
Volumenstrom: 20.000m³/hAuslegungsdruck: 1.000 PascalMotorleistung: 7,5 kWEnergiekosten: 0,18 €/kWh
Anteil der Betriebszeit in %
Tobias DietzDer neue technische Standard EN 50598, 22
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
und eine gute Heimreise