Doordachte selectie van               aandrijfcomponenten voor een                gereduceerd energieverbruik             ...
•    8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 2
 Opbouw van een aandrijfsysteem   o De last of toepassing      o Transportbanden, wikkelaars, pompen, spindels, compresso...
 Karakterisatie van de last   o Noodzakelijke gegevens      o Koppel en snelheid      o Deellastwerking      o Remenergie...
 De elektrische motor    o Inductiemotoren                                                         95             o Sinds...
Verplichte rendementsklassen evolutie                                                                               Vanaf ...
Verplichte rendementsklassen evolutie                                                                                     ...
Verplichte Europese verordening: tijdslijn                                                                                ...
IEC                                                                         Rendement                         Europa     V...
 Snelheidsregeling   o Vermogenelektronische omvormer         o Extra vrijheidsgraden door parametrering         o Drive ...
Toegepast voor de constructeur    Rendement omvormer + motor = rendement aandrijving                8 november 2011 – Sir...
Toegepast voor de constructeur   Wat heb je nodig om energieverbruik te bepalen?                   Koppelprofiel          ...
Overzicht methodiek energieverbruik calculatie                                                                            ...
Besluit                                                    Meer inzicht in motor/drive                                    ...
Mechanische koppeling tussen last en motorETEA – Efficiëntieverhoging van Transmissiesystemen bij Elektromechanische      ...
Verkennende meting   Vlakke motorreductor     o 0,55kW     o 1360 - 58 tr/min     o i = 23,45     o 3,86Nm - 99,55Nm     ...
Verkennende meting   Resultaten                                         Rendement motorreductor                       1.5...
Verkennende meting   Resultaten                          Rendement vlakke reductor 0,55kW 58tr/min 99,5Nm                ...
Mechanische transmissie systemen   Tandwielkasten:      kegel versus worm wormwiel   Direct drives ?   Riemoverbrengin...
Economische analyse•   Typische analyse met simpele pay back methode•   Aankoopprijs is procentueel heel klein t.o.v. LCC•...
•    8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 21
Eenvoudige pompinstallatie                     Alternative                                       E (kWh)   E gain (%)     ...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Produceer met minder engergie doordachte selectie van aandrijfcomponenten voor een gereduceerd energieverbruik - kurt stockman

429 views
346 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
429
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
15
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Produceer met minder engergie doordachte selectie van aandrijfcomponenten voor een gereduceerd energieverbruik - kurt stockman

  1. 1. Doordachte selectie van aandrijfcomponenten voor een gereduceerd energieverbruik Dinsdag 8 november 2011 CONTACT Kurt Stockman Hogeschool West-Vlaanderen Master Elektromechanica Associatie Universiteit Gentwww.energie- Kurt.Stockman@howest.be
  2. 2. • 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 2
  3. 3.  Opbouw van een aandrijfsysteem o De last of toepassing o Transportbanden, wikkelaars, pompen, spindels, compressoren, … o De elektrische motor/generator o Inductiemachine, permanent magneet machine, … o Netgekoppeld o Vermogenelektronische snelheidsregelaar o Mechanische reductor o Tandwielkast, riemoverbrenging, kettingoverbrenging, … o Direct drive o De montage en het onderhoud o Lagers, smering, uitlijning, … 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie - 3
  4. 4.  Karakterisatie van de last o Noodzakelijke gegevens o Koppel en snelheid o Deellastwerking o Remenergie ? o Is de last steeds actief o Conclusies o Nood aan een reductor? o Snelheidsregeling nodig? o Methode nodig om het totale rendement van de last te bepalen 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie - 4
  5. 5.  De elektrische motor o Inductiemotoren 95 o Sinds juni 2011: IE labels o Enkel netgekoppelde machines Rendement (%) 90 o η100%, η75%, η50% “nominale” snelheid o S1 bedrijf (volcontinu) EFF1 85 o Limiet : IE3 EFF2 IE1 IEC 60034- 80 IE2Rendement Europa VS 30 IE3Toekomst ? IE5* IE4 75Super premium IE4 0,5 5 50 500 Vermogen (kW)Premium IE3 NEMA PremiumHoog IE2 EFF1 EpactStandaard IE1 EFF2 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie - 5
  6. 6. Verplichte rendementsklassen evolutie Vanaf 2011 Rendementsklasse Verplichte rendementsklasse IEC 60034-30 Premium IE3 VS 2011 VS Canada Mexico Australie Nieuw Zeeland Hoog IE2 Korea Brazilë China Zwitserland Europa Costa Rica Israël Standaard IE1 Taiwan Zwitserland Niet ingekleurde landen geen concrete info  Opgelet voor dumpplaatsen!november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 6 8
  7. 7. Verplichte rendementsklassen evolutie Vanaf 2015 Rendementsklasse Verplichte rendementsklasse IEC 60034-30 VS Premium IE3 Europa (>7,5kW) VS Canada Mexico Australie Hoog IE2 Nieuw Zeeland Korea Brazilë China Zwitserland Costa Rica Israël Standaard IE1 Taiwan Zwitserland 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 7
  8. 8. Verplichte Europese verordening: tijdslijn 1 januari 2017 0.75 kW tot 375 kW minstens IE3 of IE2 1 januari 2015 met omvormer Minstens IE3 voor 7.5 kW tot 375 kW of IE2 met omvormer 16 juni 2011 Minstens IE2 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 8
  9. 9. IEC Rendement Europa VS De elektrische motor Toekomst ? 60034-30 IE5* o Hogere efficiëntie dan inductiemotoren? Super premium IE4 NEMA Premium IE3 Premium Hoog IE2 EFF1 Epact o Permanent magneet machines Standaard IE1 EFF2 o Line start permanent magneet motor (IE4) Permanent magnet Flux barrier Aluminium cage o Permanent magneet machine met snelheidsregelaar (IE4) 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie - 9
  10. 10.  Snelheidsregeling o Vermogenelektronische omvormer o Extra vrijheidsgraden door parametrering o Drive rendement o Keuze van topologie rremweerstanden rDC bus koppeling rActieve gelijkrichting NET NET NET DUT DUT DUT DUT DUT DUT 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie - 10
  11. 11. Toegepast voor de constructeur Rendement omvormer + motor = rendement aandrijving 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 11
  12. 12. Toegepast voor de constructeur Wat heb je nodig om energieverbruik te bepalen? Koppelprofiel 1,5 M /Mnominaal 1 0,5 Koppel-toerentalprofiel 1,5 M / Mnominaal 0 0 50 100 150 1 Tijd (s) 0,5 Snelheidsprofiel 1,5 0 n / nnominaal 1 0 0,5 1 1,5 2 n / nnominaal 0,5 0 0 50 100 150 Tijd (s) 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie - 12
  13. 13. Overzicht methodiek energieverbruik calculatie Werkpunt η (%) Ein(J) 1 74,3 44328 2 80,2 61579,5 3 80,7 30586,5 4 83,6 39406,5 5 77,1 20326,5 6 69,2 11334 7 76,3 30844,5 8 64,6 18217,5 9 24,3 3229,5 10 34,1 4599 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 13 264451,5
  14. 14. Besluit Meer inzicht in motor/drive door isorendementscontouren Verantwoorde motor/drive keuze mogelijk  Bestaande systemen (vermogenmeting)  Nieuwe systemen (mechanische eig.) Toepassing serie/enkelstuks 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 14
  15. 15. Mechanische koppeling tussen last en motorETEA – Efficiëntieverhoging van Transmissiesystemen bij Elektromechanische aandrijvingen Lastprofielen (gekend) WP5: Techno- KOPPEL WP4: Ontwikkelen economische tools & 1 optimalisatie-algoritme ontwerp richtlijnen  0 T-n PROFIEL 0 100 1 TOERENTAL 0 0 0,5 1 0 0 100 Optimalisatie elektro – Economische mechanisch totaalconcept evaluatie Isorendementscontouren  MOTOR + OMVORMER (gekend)   TRANSMISSIES ? WP3: Cases onsite WP1: WP2: Uitbouw Marktonderzoek demonstrator/testbank 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie - 15
  16. 16. Verkennende meting Vlakke motorreductor o 0,55kW o 1360 - 58 tr/min o i = 23,45 o 3,86Nm - 99,55Nm 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie - 16
  17. 17. Verkennende meting Resultaten Rendement motorreductor 1.5 100 90 1.25 51 59 80 47 63 70 1 41 55 65 60 M/Mnominaal 67 0.75 50 32 69 58 70 40 0.5 22 30 56 65 69 68 20 0.25 15 46 28 10 5 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 n/n nominaal 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie - 17
  18. 18. Verkennende meting Resultaten Rendement vlakke reductor 0,55kW 58tr/min 99,5Nm 1.5 100 90 84 86 1.25 80 82 89 91 70 1 79 92 93 60 M/Mnominaal 0.75 94 50 88 96 97 76 95 40 0.5 98 71 30 20 0.25 90 94 93 96 67 79 84 97 10 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 n/nnominaal 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie - 18
  19. 19. Mechanische transmissie systemen Tandwielkasten:  kegel versus worm wormwiel Direct drives ? Riemoverbrengingen:  Getande riem, V-riem  Voorspanning  Dimensionering riem en riemschijven Uitlijnfouten, lagerkeuze, … 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie - 19
  20. 20. Economische analyse• Typische analyse met simpele pay back methode• Aankoopprijs is procentueel heel klein t.o.v. LCC• De verbruikskost bedraagt snel meer dan 90% Totale levenskost Totale levenskost 8000 bedrijfsuren 4000 bedrijfsuren 1% 1% 1% 1% 2% 2% 97% 95% Aankoopprijs Verbruikskost Onderhoud Installatie 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 20 20
  21. 21. • 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 21
  22. 22. Eenvoudige pompinstallatie Alternative E (kWh) E gain (%) Profit/year (€) SPB (Year) Cost (€) DOL IE1 Throttling 56711,4 100,0% Reference Reference IE1-VSD 35827,9 -36,8% 1775,1 0,35 € 624,00 DOL IE3 Throttling 55621,7 -1,9% 92,6 9,54 € 883,20 IE1-VSD FO 35393,5 -37,6% 1812,0 0,34 € 624,00 IE3-VSD 35509,2 -37,4% 1802,2 0,84 € 1.507,20 IE4-VSD 31941,4 -43,7% 2105,5 0,95 € 2.004,00 ROI over 10 years €25.000,00 €20.000,00 €15.000,00 IE1-VSD DOL IE3 Throttling ROI €10.000,00 IE1-VSD FO Throttling valve position [%] IE3-VSD 35 IE4-VSD 30 €5.000,00 25 20 15 Time [%] €- 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5 0 €(5.000,00) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Years) 8 november 2011 – Sirris seminarie: Produceer met minder energie- 22 22

×