Bestimmung des Wirkungsgrades. Felix Leumann. Motor Summit 2008, Zürich. wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 1 November 2008

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1 wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 1 November 2008 Bestimmung des Wirkungsgrades Felix Leumann Motor Summit 2008, Zürich

2 Die Bedeutung einer möglichst genauen Wirkungsgradbestimmung kommt vor allem von der Forderung die Maschinen nach Wirkungsgradklassen zu klassifizieren. Die Klassifizierung der Maschinen erfolgt nach der Norm EN :2008 Edition 1 aufgrund der ermittelten Wirkungsgrade der Norm :2007 wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 2 November 2008

3 Die Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades beruhen auf verschiedenen Annahmen; deshalb ist es nicht möglich, die mit unterschiedlichen Verfahren ermittelten Wirkungsgradwerte miteinander zu vergleichen. Anmerkung aus der EN :2007 wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 3 November 2008

4 Sanierung von Altanlagen Durch den Einsatz von Motoren mit einem erhöhten Wirkungsgrad können beträchtliche Energiekosten gespart werden. Für eine erfolgreiche Sanierungen sind jedoch detaillierte Vorabklärungen durchzuführen, um grössere Überraschungen auszuschliessen. Es reicht dabei nicht nur, die Angaben des Datenschildes aufzunehmen und beispielsweise mit einer Strommessung den Belastungszustand der Maschine zu ermitteln. Für eine erfolgreiche Sanierung sind oft viele weitere Parameter zwingend erforderlich. Die folgende Aufzählung soll einen Hinweis auf die möglicherweise erforderlichen Angaben geben. wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 4 November 2008

5 -Entspricht der Flansch einem IEC Flansch der entsprechenden Baugrösse. -Entspricht der Flansch einem normalen oder einem reduzierten IEC Flansch -Um welche Bauform handelst es sich -Hat der Motor eine IEC Welle oder eine Sonderwelle -Kann der Getriebemotor durch einen IEC Motor ausgetauscht werden -Ist die Sonderwelle des Flanschmotors magnetisierbar -Muss der Motor für Schweranlauf geeignet sein -Muss der Motor für Umrichterbetrieb geeignet sein -Handelt es sich um einen Motor zur bestimmungsgemässen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen -Muss bei einem Ersatz der thermische Überstromauslöser ausgetauscht werden -Von was ist die Belastung des Motors abhängig (Verfahrensbeschreibung) -usw. wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 5 November 2008

6 Drehmomentmessung Drehmomentmessung (Unsicherheit niedrig) Zur Belastung der Maschine eignen sich Bremseinrichtungen wie: -Generator -DC Generator -AC Generator mit Rückspeiseeinheit ins Netz -Bandbremse -Wasserbremse mit integrierter Bandbremse -Wirbelstrombremse -Pendelgenerator mit Drehmoment- und Drehzahlerfassung Zur Bestimmung der abgegebenen mechanischen Leistung wird das Moment und die Drehzahl gemessen. wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 6 November 2008

7 Verfahren Bevorzugte Verfahren Drehmomentmessung Rückarbeitsverfahren Eh-Stern Prüfung Weitere Verfahren Niedrig Niedrig Mittel Kalorimetrisches Verfahren? Einzelverlustverfahren Mittel / hoch wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 7 November 2008

8 wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 8 November 2008 Bestimmung des Wirkungsgrades Drehmomentmessung Bremsprüfstand mit Netzrückspeiseeinheit

9 wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 9 November 2008 Bestimmung des Wirkungsgrades Drehmomentmessung Rückspeiseeinheit mit Messeinrichtung

10 Drehmomentmessung wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 10 November 2008 Torsionswelle

11 wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 11 November 2008 Bestimmung des Wirkungsgrades Drehmomentmessung Torsionsmesswelle zur Erfassung des Drehmoments

12 Drehmomentmessung wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 12 November 2008 Wasserbremse

13 wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 13 November 2008 Bestimmung des Wirkungsgrades Drehmomentmessung Wasserbremse mit integrierter Bandbremse

14 Drehmomentmessung Torsionswelle und Wasserbremse mit integrierter Bandbremse wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 14 November 2008

15 Drehmomentmessung wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 15 November 2008 Wasserbremse mit integrierter Bandbremse

16 Drehmomentmessung wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 16 November 2008 Aufbau Pendelgenerator

17 Drehmomentmessung Pendelgenerator mit Druckmessdose und Drehzahlerfassung wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 17 November 2008

18 Rückarbeitsverfahren Rückarbeitsverfahren (Unsicherheit niedrig) mit zwei identischen Maschinen und zwei Einspeisungen wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 18 November 2008

19 eh-stern Messung eh-stern Messung (Unsicherheit mittel) wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 19 November 2008

20 Anforderungen Anforderungen an die Messgeräte Elektrische Geräte Klasse 0.2 Messwandler ± 0.5 % Drehmomentmessung ± 0.2 % Temperaturmessung ± 1 C Drehzahl ± 1 min -1 (1) (1) Die Drehzahlmessung sollte innerhalb von 0.1 % oder 1 Umdrehung je Minute genau sein, je nachdem, welcher Wert den geringeren Fehler aufweist. wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 20 November 2008

21 Widerstandsmessung Widerstandsmessung Korrektur auf Bezugs-Kühlmitteltemperatur Der Wicklungswiderstand ist auf die Norm- Bezugstemperatur von 25 C zu beziehen. wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 21 November 2008

22 Schlussfolgerung Bei der Sanierung einer Anlage ist die Vernetzung von Fachexperten aus den verschiedensten Fachbereichen wie Verfahrenstechnik, Antriebstechnik, Maschinenhersteller und Betreiber nebst einem Motor mit einem nach ökonomischen Grundsätzen optimierten Wirkungsgrad eine Grundvoraussetzung. wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 22 November 2008

23 Unsicherheit bei der Bestimmung des Wirkungsgrades Die niedrige Unsicherheit bei der Bestimmung des Wirkungsgrades nach den IEC/EN Norm bezieht sich auf die Bemessungsspannung der Maschine. Dabei wurde die Frequenz während der Messung auf ± 0.3 % festgelegt. Die für die Bestimmung des Wirkungsgrades gültige Spannung wurde jedoch in der Norm nicht festgelegt. Dies kann bei Motoren mit einem Spannungsbereich A und vor allem bei Motoren mit einem Spannungsbereich B, oder gar einem Weitspannungsbereich zu wesentlichen Abweichungen führen. Bei Weitspannungsmotoren kann der Spannungsbereich von 380 bis 420 V mit einer Toleranz von ± 5 % reichen. Für die Ermittlung des Wirkungsgrades sollte vermutlich die ungünstigste Spannung gewählt werden, was in der Praxis vermutlich nicht gemacht wird, weil es von der Norm nicht gefordert wird. Dieser Umstand kann jedoch dazu führen, dass der Kunde einen IE 4 Motor einkauft aber im Betrieb, durch die nicht optimale Netzspannung, nur einen IE 3 Motor betreibt. wirkungsgrad-bestimmung.ppt Folie 23 November 2008