http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/RSS.ashxDanfoss Drives PagesMon, 14 Sep 2009 11:15:47 +0200http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=1http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=1MAKING MODERN LIVING POSSIBLE Pametna ušteda u automatizaciji Ispravan odabir pogonskih komponenti i smanjenje troškova2009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=2http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=2Smanjenje troškova – štednja resursa – zaštita okoliša Već godinama rastu cijene energije, stoga raste zanimanje za štednju energije u industriji, trgovini i poslovanju. Na taj način korisnici mogu unatoč rastućim cijenama neprestano održavati ili čak smanjiti svoje radne troškove. Proizvođači strojeva i pogona manjom potrošnjom energije u svojim pogonima i manjim troškovima energije imaju prednosti pri nadmetanju. der Elektrotechnischen Industrie) polazi samo u industriji od potencijala većeg od 15% potrošnje struje kod sustava pokretanih elektromotorom. Međutim, oprez – neovisno o tome koje mjere korisnik uvede, uvijek mora provjeriti njihovu iskoristivost prije same primjene. Osim iz čisto komercijalnih razloga, i iz društvene perspektive, pri čemu je ključna riječ promjena klime, treba po mogućnosti učinkovito trošiti raspoložive resurse i tako drastično smanjiti ispuštanje CO2. I politika utječe na energetski učinkovito oblikovanje tehnologije. Tako npr. EU smjernica „Energy using Products“ (EuP, 2005/32/EZ i 2008/28/EZ) definira zahtjeve za ekološko oblikovanje proizvoda koji upotrebljavaju energiju. Smjernica primjenjuje „Integriranu politiku proizvoda (IPP - Integrierte Produktpolitik)“ EU koja promatra cijeli životni ciklus elektroničkog uređaja od proizvodnje do odlaganja. Električna pogonska tehnologija kao ključna tehnologija Ključna tehnologija za povećanu energetiku učinkovitost električna je pogonska tehnologija. Ona je trenutačno najučinkovitije rješenje za brzo i jasno smanjenje potrošnje energije. Regulacija broja okretaja električnih motora može npr. energetski optimizirati kompresore hladnjaka, klimatizacijske uređaje i mnoge industrijske pogone. Tako ZVEI (Zentralverband Vrijedi sljedeće: Treba štedjeti energiju, ali ne po svaku cijenu 22009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=3http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=3Brzo, jednostavno i povoljno Cilj je kod novih te postojećih pogona i strojeva ostvariti značajne uštede energije. U pravilu vlasnici i proizvođači strojeva i pogona u prvom koraku zahtijevaju da se odgovarajuće mjere primjene jednostavno, brzo i prije svega povoljno. Pametna štednja Gotovo u svim područjima postoji potencijal za uštedu energije. Neovisno o tome radi li se o tehnologiji zgrada, transportnim pogonima ili kemijskim procesima, teškoća je u identifikaciji potencijala i (ekonomski) optimalnoj primjeni. Korisnik/vlasnik mora obratiti posebnu pozornost na iskoristivost pri uvođenju mjera. Posebice su crpke i ventilatori vrlo prikladni za uštedu. Kao prvo su među najvećim potrošačima električne energije u industriji, a kao drugo kod cirkulacijskih crpki i ventilatora se potrošnja energije smanjuje sa smanjenjem broja okretaja po 3. potenciji. Brzo i jednostavno rješenje bilo bi opremanje svih crpki i ventilatora frekvencijskim pretvaračima i regulacija njihovog broja okretaja. Čak i činjenica da smanjenje cijena čini pretvarače sve atraktivnijima, zagovara takvu mjeru. Međutim, pozor: Nisu sve crpke i svi ventilatori prikladni za regulaciju brojaokretaja. I nije uvijek cjenovno najpovoljniji frekvencijski pretvarač ekonomski optimalno rješenje. U mnogim primjenama uporaba frekvencijskih pretvarača donosi uštedu energije. U nekima se njegova uporaba ne isplati ili je čak kontraproduktivna. Procjene polaze od toga da se kod otprilike 50% svih električnih pogona ekonomski isplati regulirati broj okretaja. Osim vrste primjene, visina uštede ovisi i o skrivenim troškovima koje stvara primijenjeni pretvarač. Tako se npr. veća cijena uređaja s višim stupnjem djelovanja često otplati u kratkom vremenu. Kako biste izbjegli neekonomične i kontraproduktivne mjere, trebate provjeriti tehničke, komercijalne i logističke aspekte prije odluke o ulaganju. Kako bi troškovi i učinkovitost uslijed primjene ove tehnologije bili odgovarajući, korisnik frekvencijskog pretvarača ne treba vršiti odabir prema najpovoljnijoj cijeni, nego prema ekonomski najsmislenijoj i najatraktivnijoj ponudi u cijelom životnom vijeku. 50% cost saving on energy In the best case scenario, a 20% reduction in speed can cut energy costs by up to 50% for pump applications. 3 Uporaba frekvencijskih pretvarača danas je u skladu s najnovijom tehnologijom i sve je raširenija. Od otprilike 75 milijuna motora ugrađenih u Europi regulira se broj okretaja otprilike svakoga osmog.2009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=4http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=4Štedjeti, ali ne po svaku cijenu Fokus na ekonomične i smislene mjere Fokus na ekonomične i smislene mjere Regulacijom broja okretaja električnih strojeva možete postići uštedu energije. Kako bi takve mjere donijele željeni uspjeh, korisnici i proizvođači pogona trebaju uzeti u obzir neke važne točke. Procjena potencijala uštede Neovisno o tome radi li se o novim ili postojećim pogonima ili strojevima, vlasnik prvo treba utvrditi „trenutačno stanje“ sustava. To uključuje utvrđivanje potrošnje energije, objašnjenje procesa koji dopuštaju regulaciju broja okretaja i analiza mjesta na kojima su moguće smislene uštede. Na taj način možete prepoznati i sinergije. To omogućuje bolju identifikaciju primjene rješenja i kasniju provjeru učinka uvedenih mjera, odnosno postizanje željenih ušteda. Stupanj djelovanja Najjednostavnija mogućnost uštede energije sastoji se u tome da primijenite komponente s višim stupnjem djelovanja. Regulacija procesnih veličina Možete učinkovito optimizirati procese tako da regulirate tlak, protok, brzinu itd. Ako ste do sada vršili samo regulaciju dvije točke, trebate usporediti njezinu energetsku učinkovitost s regulacijom broja okretaja. Konstrukcija sustava Planiranje mnogih sustava ne morate vršiti obavezno tako da uzmete u obzir energetski najpovoljniju ili čak optimalnu konstrukciju. Tako npr. sve vrste cjevovoda imaju mogućnost optimizacije. Oblikovanje provođenja cijevi, razdjelnika i odabir ventila trebaju biti takvi da protutlak bude što manji. Komprimirani zrak Komprimirani je zrak jednostavni, ali skupi način prijenosa snage. Često je energetski smislenije da umjesto toga primijenite izravni motorni servopogon. Općenito vlasnik treba držati komprimirani zrak što nižim. Smanjenje tlaka za samo 1 bar štedi otprilike 7-8% energije. Propuštanje je također skupo: Otvor promjera samo 1 mm, ovisno o sistemskom tlaku, znači potrošnju veću za 1500 - 5000 kWh godišnje! Ventilatori Crpke Rashladni kompresori Kompresori s komprimiranim Druge primjene: miješanje, protok. Najveći udio energije potreban je u pomoćnim pogonima. Izvor: Franhofer ISI, Karlsruhe (EU-15) ■ Glavni pogoni ■ Pomoćni pogoni 42009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=5http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=5Određivanje trenutačne potrošnje energije Obuhvaćeno razdoblje trenutačne potrošnje energije ovisi o primjeni. Kod definiranih tehničkih procesa u pravilu postoje pouzdani podaci o potrošnji uglavnom nakon završetka cijelih ciklusa procesa. Teže je odrediti profil potrošnje kod primjena koje ovise o klimatskim uvjetima. Tako je npr. potrebna protočna količina odvodne crpke izravno povezana s trenutačnom količinom padalina. Provjera kod primjena s kvadratnim momentom opterećenja Prilagođene strategije regulacije omogućuju energetski optimalni pogon. Danfoss pretvarači uključuju provjerenu AEO regulaciju. Kod primjena s kvadratnim momentom opterećenja, a koje uključuju npr. crpke i ventilatore, korisnik mora odrediti aplikacije koje dolaze u obzir za regulaciju. Osim toga, mora prema iskustvu odrediti optimalni stupanj djelovanja protočnih strojeva i na temelju toga odrediti optimalno područje regulacije. Na kraju se obavlja nadzor utjecaja na sustav. Promatranje pogonskog ogranka Korisnici mogu postići maksimalnu uštedu tako da promatraju cijeli pogonski ogranak. Stoga moraju provjeriti jesu li u uporabi učinkoviti motori, koje vrste prijenosnika upotrebljavaju i jesu li optimizirane duljine kabela. Nadalje treba razjasniti jesu li uvedene sve potrebne mjere za elektromagnetsku podnošljivost i da rješenje ne preopterećuje mrežno napajanje. Važno je odrediti i gubitke i potrebnu klimatizaciju razvodnih ormarića ili električnog radnog prostora. Automatska optimizacija energije Pokretanje s velikim ubrzanjem AEO regulacija Broj okretaja Automatsko namještanje opterećenja Napon motora Struja motora Prilagođene strategije regulacije omogućuju energetski optimalni pogon. Danfoss pretvarači uključuju provjerenu AEO regulaciju Stručnjaci pomažu pri uštedi Korisnici trebaju uključiti već ugrađene pretvarače u analizu. Možda su se promijenili okvirni uvjeti koji su izvorno postojali u pogonu. Osim toga, analiza pokazuje je li ulaganje ekonomično. Za pametnu uštedu korisnik svakako mora procijeniti koje prednosti i nedostatke ima određeno tehničko rješenje. Pri tome treba uzeti u obzir da kvaliteta tehničkog rješenja uglavnom raste s njegovom cijenom. Budući da korisnik u današnje vrijeme nikako ne može detaljno poznavati sve tehničke uređaje, svakako je smisleno po potrebi angažirati stručnjake i s njima razjasniti sve tehničke prednosti i nedostatke. Vaše znanje vrijedi. Samo osobe koje imaju stručno znanje i dobro poznaju pogon mogu procijeniti trošak uvođenja mjera štednje i smanjiti nepotrebne rezervne konstrukcije. 52009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=6http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=6Motori – potencijal uštede i razvoj u budućnosti Već od 1998. u Europi su raspoloživi energetski učinkoviti trofazni asinkroni motori. Podjela se vrši na razrede učinkovitosti od eff1 do eff3. Ovaj slobodni sporazum potvrđen je svjetskom normom IEC 60034-30. Motoreduktori Uporaba energetski učinkovitih elektromotora za pogon motoreduktora danas je standard. Ovisno o proizvođaču, korisnik može birati između različitih razreda učinkovitosti koje treba imati njegov pogonski motor. Razred učinkovitosti odnosi se samo na motor, a ne na kombinaciju reduktora i motora. Značajni potencijal nudi odabir vrste reduktora. Cilindrični i konusni reduktori u pravilu imaju značajno veće stupnjeve djelovanja od pužnih reduktora. Ako vlasnik umjesto pužnih reduktora upotrebljava kompaktne konusne reduktore, u početku su troškovi ulaganja veći. Većim stupnjem djelovanja i manjim trošenjem ramena ovi se troškovi međutim amortiziraju u relativno kratkom vremenu. Upravo su motoreduktori namijenjeni pogonu frekvencijskim pretvaračem. Kao prvo pretvarač optimizira pogon elektromotora, a kao drugo zbog njih vlasnik može odustati od mehaničkih pomičnih reduktora. Motori s trajnim magnetom Kod stalno pobuđivanih motora radi se o sinkronim motorima koji imaju vrlo visoki stupanj djelovanja. U usporedbi s asinkronim motorima sličnih stupnjeva djelovanja (npr. IE 3) motori s trajnim magnetom značajno su kompaktniji. IEC 60034-30 IE 1 (standard efficiency) IE 2 (high efficiency) IE 3 (premium efficiency) IE4 (super premium) Razredi učinkovitosti Usporedivo s eff2 Usporedivo s eff1 otprilike 10-15% bolje od IE2 – Power Od 16.06.2011 Od 01.01.2015 Od 01.01.2017 0,75 – 375 kW 0,75 – 7.5 kW 7,5 – 375 kW 0,75 – 375 kW MPES IE 2 IE 2 IE 3 IE 3 MPES alternativa – – IE 2 + pretvarač IE 2 + pretvarač EU je donijela odluku o primjeni smjernice o ekološkom dizajnu 2005/32/EZ za uvođenje minimalnih stupnjeva djelovanja (MPES - Mindestwirkungsgraden) kod trofaznih asinkronih motora. Smjernica treba stupiti na snagu u lipnju 2009. 62009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=7http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=7Regulacija broja okretaja: veliki potencijal – brza primjena Cijene upotrebljavanih trajnih magneta koje padaju čine motore s trajnim magnetom atraktivnima i u primjenama s manje dinamičkim zahtjevima. Isplati li se ekonomski zamjena trofaznih asinkronih motora motorima s trajnim magnetom ovisi o mnogim faktorima. Pri odgovarajućim ispitivanjima osim troškova nabave, rekonstrukcije i energije vlasnik treba naravno uzeti u obzir i koncepte održavanja i zamjene motora. Regulacijom broja okretaja strojeva s opterećenjem često dobivate energetske prednosti koje možete izravno očitati na računu za struju. Prednosti pri uporabi regulacije broja okretaja uključuju: Ušteda energije Ovisno o ponašanju okretnog momenta opterećenja, nastaju različito visoki potencijali uštede. Kod konstantnog tijeka okretnog momenta ušteda je maksimalno proporcionalna smanjenju momenta i broja okretaja na osovini, a kod kvadratnog tijeka okretnog momenta ušteda raste s trećom potencijom smanjenja broja okretaja. Prilagođavanje cos φ Mnogi pretvarači frekvencije ispravljaju cos φ na gotovo 1 i tako smanjuju indukcijsku apsorpciju jalove snage. Time se smanjuju i gubici na dovodu kabela. Optimizirani pogon u području djelomičnog opterećenja Stupnjevi djelovanja se za trofazne motore navode samo za nazivnu točku. Ako motor radi izravno na mreži u području djelomičnog opterećenja, njegov se stupanj djelovanja značajno pogoršava zbog neprestanih mehaničkih i elektromagnetskih gubitaka. Frekvencijski pretvarač, ovisno o kvaliteti postupka regulacije, uvijek osigurava optimalno magnetiziranje motora. Stupanj djelovanja se stoga u području djelomičnog opterećenja značajno ne smanjuje. Vidljiva poboljšanja se obično vide kod motora od 11 kW. Automatska optimizacija energije Pri primjeni pri kojoj ne nastupa brza promjena opterećenja vlasnik može primijeniti automatsku optimizaciju energije (AEO).Tada pretvarač smanjuje magnetizaciju na minimum. To štedi energiju. Funkcije su se očuvale kod svih sporih regulacija koje su uobičajene kod crpki i ventilatora. Smanjenje broja pokretanja Regulacija broja okretaja u mnogim primjenama može smanjiti broj pokretanja. Svako neregulirano pokretanje elektromotora zahtijeva dodatnu energiju za zalet motora i ponovno ubrzavanje tereta. Kod crpki potrošnja energije pri pokretanju obično iznosi 5-10% cijele potrošnje energije, ali postoje primjeri kod kojih treba do 40% energije za pokretanje. Osim toga, smanjuju se vršna struja i mehanička opterećenja zbog udara pri zaletu. Druge prednosti regulacije broja okretaja nastaju zbog smanjenja mehaničkog opterećenja pogona i dijelova pogona te zbog softverskih funkcija koje stavljaju moderne pretvarače frekvencije u stanje pripravnosti. Radni sati 30 25 20 15 Radni sati Betriebsstunden Starts Pokretanja 250 200 150 100 10 5 0 Kvartal 01 Kvartal 02 Kvartal 03 Kvartal 04 Kvartal 05 50 0 Primjer iz prakse: Uvođenjem pogona s regulacijom broja okretaja u 4. kvartalu značajno su se smanjili broj pokretanja i mehaničko opterećenje sustava. Pokretanja 72009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=8http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=8Primjene s konstantnim momentom Primjene s konstantnim momentom uključuju one u kojih se opterećenje mnogo ne mijenja s brojem okretaja. To uključuje između ostaloga transportne trake, dizalice, kranovi ili miješalice. Ako npr. motorni blok stoji na tekućoj vrpci, on je uvijek iste težine neovisno tome kreće li se tekuća vrpca sporo ili brzo. Moment za pokretanje ovog motornog bloka uvijek je isti. Naravno, ovisno o radnom stanju mijenjaju se momenti trenja i ubrzanja, ali potreba za momentom za opterećenje ostaje konstantna. Snaga koju treba takav sustav proporcionalna je potrebnom okretnom momentu i broju okretaja motora. Ako možete smanjiti broj okretaja pri konstantnom opterećenju, izravno nastaju i uštede energije. Često na tekućoj vrpci količina robe koju treba transportirati nije uvijek konstantna. Ako se brzina vrpce prilagodi količini robe koja se transportira, to omogućuje ne samo kontinuiranu obradu robe koja se transportira, nego i uštedu potrebne energije. Ako ne možete ili ne želite prilagoditi brzinu, ipak kod većine frekvencijskih pretvarača nastaju uštede energije. Ovisno o opterećenju, oni reguliraju napon motora. Na taj način frekvencijski pretvarač napaja npr. motor od 400 V u praznom hodu pri izlaznoj frekvenciji od 50 Hz često sa samo 380 V. Pri povećanom opterećenju Za regulaciju broja okretaja transportnih sustava danas se višestruko primjenjuju frekvencijski pretvarači. Oni optimiziraju potrošnju energije, ovisno o teretu koji se transportira i potrebnom broju okretaja. on povećava napon. Kvaliteta takve regulacije određena je kvalitetom pretvarača. Uštede energije koje se mogu postići ovom funkcionalnošću nisu same po sebi dovoljne da se opravdaju ulaganja u frekvencijski pretvarač. 100% broj okretaja i 100% moment Moment [Nm] Moment [Nm] 50% broj okretaja i 100% moment Moment [Nm] 50% broj okretaja i 50% moment Radna točka Radna točka Radna točka Potreba za energijom Broj okretaja [min -1] Potreba za energijom Broj okretaja [min -1] Potreba za energijom Broj okretaja [min -1] Optimizacijom okretnog momenta i broja okretaja pri mnogim primjenama s konstantnim okretnim momentom možete povećati energetsku učinkovitost. Moment (Nm), 100% broj okretaja i 100% moment, radna točka, potreba za energijom 82009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=9http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=9Primjene s kvadratnim momentom opterećenja Kod primjene s kvadratnim momentom često se radi o crpkama i ventilatorima. Međutim, kod crpki treba razlikovati: Raširene cirkulacijske crpke doduše imaju kvadratnu krivulju momenta, ali ekscentarske, vakuumske ili potisne crpke imaju konstantni tijek momenta. Udio primjene crpki i ventilatora je ogroman. Otprilike 70% industrijske struje u cijeloj EU (15) troše električni motori. S oko 37% crpke i ventilatori imaju značajni udio u tome. U području trgovine, prodaje i usluga udio u cijeloj EU iznosi čak oko 40%. Jednostavna, ali vrlo učinkovita metoda uštede energije kod protočnih strojeva s kvadratnim momentima opterećenja je regulacija broja okretaja. Smanjenjem broja okretaja potrebna se energija kubno smanjuje. Ovaj veliki potencijal uštede čini sve primjene s kvadratnim tijekom momenta ideal- nim kandidatima kako bi se započelo s mjerama uštede energije. Kako bi izbjegao iznenađenja pri regulaciji broja okretaja crpki i ventilatora, vlasnik u fazi projektiranja treba uzeti u obzir da se promjenom broja okretaja mijenjaju i radna točka te stupanj djelovanja protočnog stroja. U zajedničkom djelovanju protočnog stroja i pretvarača nastaje područje broja okretaja u kojemu sustav štedi energiju. U tome području stroj treba raditi većinu vremena. Ako je razlika između maksimalne potrebne snage i prosječnog pogona s djelomičnim opterećenjem prevelika, ima smisla uvesti kaskadnu regulaciju. Često se pri rekonstrukciji postojećeg pogona ulaganja vraćaju u kratkom vremenu. Kod kaskadne regulacije, crpka s reguliranim brojem okretaja pokriva osnovno opterećenje. Ako potrošnja raste, frekvencijski pretvarač uključuje jednu crpku za drugom. Tako crpke po mogućnosti rade na optimalnom stupnju djelovanja. Regulacija crpke uvijek osigurava energetski najbolje iskorištenje sustava. Isti sustav možete primijeniti i na ventilatore. Odgovarajući su kaskadni regulatori ovisno o proizvođaču i izvedbi već ugrađeni u uređaj ili se mogu nabaviti kao vanjski sklopovi. Potreba crpke za energijom TLAK [bar] TLAK [bar] Krivulja pogona Krivulja crpke Potreba prigušne regulacije za energijom TLAK [bar] Radna točka Krivulja crpke Potreba regulacije broja okretaja za energijom Krivulja pogona Krivulja crpke Radna točka Radna točka Krivulja pogona Potreba za energijom Protok [Q] Protok [Q] Potreba za energijom Protok [Q] Potreba za energijom Smanjenjem broja okretaja potrebna se energija kubno smanjuje. Uporaba frekvencijskih pretvarača za regulaciju cirkulacijskih crpki tako se u mnogim primjenama amortizira već za manje od 2 godine. 92009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=10http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=10Posebnosti kod protočnih strojeva Kod većine se crpki ili ventilatora često upotrebljavaju zaklopke, prigušnice ili troputni ventili kako bi se regulirao protok količine u primjeni. Ako se cirkulacijska crpka regulira prigušnom zaklopkom, prigušivanjem se radne točke pomiču uzduž krivulje crpke. Dolazi do minimalnog smanjenja potrebne energije u usporedbi s nazivnom radnom točkom crpke. Pri regulaciji crpke se pomoću broja okretaja radna točka pomiče uzduž krivulje pogona. Pri tome se potrebna energija smanjuje po trećoj potenciji u usporedbi s prigušnom regulacijom! Tako crpka npr. na pola broja okretaja treba samo osminu snage. Ovo ponašanje vrijedi i za ventilatore i sve crpke s kvadratnim tijekom krivulje. Na dolje su prikazanom dijagramu osim krivulje crpke i pogona unesene i granice stupnja djelovanja. Na taj način možete vidjeti da se i prigušnom regulacijom i regulacijom broja okretaja radna točka pomiče izvan optimalnog stupnja djelovanja. Na prikazanoj određenoj krivulji potrošnje energije (vrijedi samo za odabranu crpku) možete očitati učinak promjene stupnja djelovanja pri regulaciji broja okretaja. Na otprilike 32 Hz dodatni gubici crpke prelaze uštede. U promatranom pogonu frekvencija optimalna za energiju dakle iznosi 38 Hz. Da nije reguliran broj okretaja crpke, energetska bilanca bila bi značajno slabija. U praksi se pokazalo da upravo protočni strojevi često ne mogu uvijek raditi na optimalnoj radnoj točki. Na primjer, klimatizacijski uređaji ljeti moraju postići veći učinak hlađenja nego zimi. Budući da sustav mora biti projektiran za maksimalni potrebni učinak, neizbježno veliki udio pogona ima djelomično opterećenje. Ovoj su se činjenici u međuvremenu prilagodili neki proizvođači protočnih strojeva. Oni svoje agregate djelomično projektiraju tako da optimalni stupanj djelovanja bude oko 70% protočne količine. Određena potrošnja energije pri regulaciji frekvencije Tlak [bar] 75% Krivulja crpke 81% 0.12 0.10 kWh/m3 Prigušna regulacija 79% 80% Regulacija broja okretaja 0.08 0.06 0.04 0.02 Radna točka Speed control 0 27.5 Protok [Q] 30 32.5 35 37.5 40 42.5 45 47.5 50 55 U dolje su prikazanom dijagramu osim krivulje crpke i pogona unesene i granice stupnja djelovanja. I prigušnom regulacijom i regulacijom broja okretaja radna se točka pomiče izvan optimalnog stupnja djelovanja. Krivulja prikazuje potrošnju energije odabrane crpke pri regulaciji broja okretaja. Na otprilike 32 Hz dodatni gubici crpke prelaze uštede. U prikazanom pogonu frekvencija optimalna za energiju dakle iznosi 38 Hz. Da nije reguliran broj okretaja crpke, energetska bilanca bila bi značajno slabija. 102009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=11http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=11Jesu li isti stupnjevi djelovanja uistinu identični? Pozornost štedi mnogo novca Pri usporedbi stupnjeva djelovanja na prvi pogled nema velikih razlika među različitim uređajima. Međutim, je li to uistinu tako? Imaju li svi uređaji identične snage i identičnog stupnja djelovanja isti gubitak? Stupanj djelovanja frekvencijskog pretvarača izračunava se prema omjeru predane i dovedene snage. Podatak je obično zaokruženi postotak, dakle bez decimalnog zareza. U najgorem se slučaju pretvarači istoga stupnja djelovanja razlikuju za cijelih 1%. Kako bi mogao usporediti stupanj djelovanja različitih pretvarača, korisnik mora znati u kojim ih je uvjetima proizvođač izračunao. Kod pretvarača se obično razlikuju normalno preopterećenje (110%) i veliko preopterećenje (160%). Osim toga, u izračun stupnja djelovanja uključeni su nazivna struja, pogon u području s djelomičnim opterećenjem i mjerna odstupanja. Mnogo su konkretniji podaci o učinku gubitka uređaja. Naravno, podatak uključuje vrstu pogona i nazivnu struju uređaja. Budući da vlasnik i proizvođač pogona ma temelju nje započinju s potrebama za klimatizacijom razvodnog ormarića, možemo je u usporedbi smatrati pouzdanijom. Sljedeći dijagram prikazuje usporedbu učinka gubitka u dva različita pretvarača. Podaci o stupnju djelovanja za većinu učinaka pri tome su identični. Što to znači u cijelom životnom vijeku uređaja? Ako pođemo od životnog vijeka od 60.000 sati i motornog pogona od 90%, kod pretvarača od 75 kW prikazanih na dijagramu dobivamo ukupni učinak gubitka od 124.740 kWh ili 66.528 kWh. Iako oba uređaja navode isti stupanj djelovanja, potrošnja je veća za oko 58.000 kWh! Ova razlika smanjuje se u području s djelomičnim opterećenjem. Tendencija je ipak jasna. Učinak gubitka, Usporedba učinka gubitka (U netz = 400 V) 2500 2000 Power loss 1500 1000 500 0 1.1 1.5 2.2 3 4 5.5 7.5 11 15 18.5 22 30 37 45 55 75 ■ Pretvarač A (98% stupanj djelovanja) ■ Pretvarač B (98% stupanj djelovanja) Uobičajena snaga motora [kW] Izravna usporedba proizvođača frekvencijskih pretvarača teška je zbog različitih okvirnih podataka kao što su nazivna struja i sposobnost preopterećenja. Učinak gubitka pruža bolju mogućnost usporedbe. 112009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=12http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=12Uzmite u obzir filtre pri stupnju djelovanja i učinkovitosti Zbog svojeg načela rada, frekvencijski pretvarači stvaraju elektromagnetske smetnje. Za ograničenje ovih smetnji svaki frekvencijski pretvarač predviđa RSO filtre (za elektromagnetsku kompatibilnost). Filtri mogu biti ugrađeni u uređaj ili se mogu postaviti izvan uređaja. Moguća je i kombinacija unutrašnjih i vanjskih filtara. Druga su točka sinus te du/dt filtri na strani motora. Frekvencijski pretvarači rade na visokoj sklopnoj frekvenciji kako bi proizveli izlazni napon odgovarajuće frekvencije. To ima za posljedicu da izlazni napon nije u obliku sinusa. Ovisno o duljini kabela motora i izolaciji motora, ovaj napon može oštetiti izolaciju. To je prije svega problematično kod starijih motora. Filtri na strani motora ograničavaju brzinu rasta napona na izolaciji motora i amplitudu vršnog napona, a što štiti zavojnice od prejakih udara. Velika prednost frekvencijskog pretvarača s vanjskim filtrom njegova je cijena. Uređaji su povoljniji i često kompaktniji nego uređaji s ugrađenim filtrima. Nedostatak je dodatna potreba za mjestom za ugradnju. Osim toga, svi vanjski filtri uvijek stvaraju gubitke. To vrijedi za RSO filtre i za sinus filtre te du/dt filtre na strani motora. Ove dodatne gubitke treba uzeti u obzir i pri klimatizaciji razvodnoga ormarića. Kod pretvarača s ugrađenim filtrima ovi su gubici obično već uključeni u navedeni učinak gubitka. Stoga pri usporedbi stupnjeva djelovanja dva frekvencijska pretvarača treba uzeti u obzir imaju li oba ugrađene filtre, a što se tiče RSO filtara, ispunjavaju li oni iste norme. Ako to nije tako, to kod pretvarača bez filtara dovodi do pogoršanja cijeloga stupnja djelovanja filtara i pretvarača, većih gubitaka i većih troškova energije. Uštede zbog nepostojanja RSO filtara ili slabijih RSO filtara te odustajanje od potrebnih motornih filtara može dovesti do velikih troškova pri dodatnom opremanju, dodatnih gubitka i troškova klimatizacije. Učinak gubitka kod pretvarača od 7,5 kW 700 W 600 W Učinak gubitka 500 W 400 W 300 W 200 W 655 255 100 W W ■ FC 300 ■ FU A - RSO C2/c3 217 264 ■ FU A – RSO C2/C1 ■ FU A - RSO C2/C1 (150m) Vanjski filtri stvaraju dodatne gubitke. Stoga pri projektiranju frekvencijskih pretvarača treba paziti da svi potrebni filtri budu ugrađeni u uređaj. 122009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=13http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=13Povratno napajanje – „Active Front End“ Vrlo je privlačna pomisao o iskorištenju regenerativne energije koja nastaje pri generatorskom režimu rada motora. U većini slučajeva korisnik odvodi ovu energiju u kočni otpornik i tamo je pretvara u toplinu. Ne bi li bilo smislenije tu energiju vratiti u mrežu za napajanje ili staviti na raspolaganje drugim strojevima? U praksi su uobičajena dva tehnička rješenja: Regenerativni pogon [Hz] [S] Pokretanje Zaustavljanje Povezivanje međukrugova Mnogi pretvarači imaju mogućnost zajedno povezati istosmjerni međukrug s međukrugovima drugih uređaja. Stvorena regenerativna energija tako izravno stoji na raspolaganju drugim uređajima. Ipak treba uzeti u obzir neke granične uvjete. Tako npr. treba osigurati da kratki spoj u jednom uređaju ne ošteti druge uređaje. Naravno, korisnik mora uzeti u obzir i što se događa kada svi spojeni uređaji istodobno predaju regenerativnu energiju. Povratno napajanje Ukoliko se ulazni ispravljački most frekvencijskog pretvarača sastoji od ■ Frekvencija motorne osovine ■ Izlazna frekvencija FU IGBTa, frekvencijski pretvarač može vratiti regenerativnu energiju u mrežu. Energija dobivena povratnim napajanjem često je manja od dodatnih gubitaka nastalih upravljanim ispravljačem u motornom pogonu. Stoga se usmjerivači povratnoga napajanja isplate tek kod većih učinaka uzevši u obzir ciklus opterećenja i mnoge granične uvjere, kao npr. često kočenje. Vlasnici trebaju temeljito provjeriti ulaganja u povezivanje međukrugova ili u sustave povratnoga napajanja. U pravilu oni uglavnom precjenjuju udio stvorene energije. Izračun udjela regeneracije u radnom ciklusu i procjena prosječne energije kočenja sustava nezaobilazni su za ekonomsku ocjenu. U većini je slučajeva primjena otpornika kočnice ekonomski i ekološki smislenija nego uporaba energije stvorene u pogonu za kočenje. Status Quick Menus Ext. Menu Alarm log B k ac Ca n 11 kW 10,23 kW l ce Info On Warn. OK 13,16 kW Alarm Hand on Off Auto on Reset VLT AutomationDrive Mains -DC +DC Brake Motor 550 W 451 W 1155 W 770 W Status Quick Menus Ext. Menu Alarm log B k ac Ca n 9,51 kW 10,23 kW l ce Info On Warn. OK 7,73 kW Alarm Hand on Off Auto on Reset VLT AutomationDrive Mains -DC +DC Brake Motor 476 W 312 W 999 W 716 W Pri promatranju pogonskog sustava za pogon povratnog napajanja uzmite u obzir da kod ovoga rješenja nastaju gubici u sustavu. Energija koja se vraća zbog toga se značajno smanjuje čak i u nevjerojatnom slučaju da je maksimalna mehanička energija raspoloživa na osovini. 132009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=14http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=14Optimizacija sustava: Promatranje cijeloga sustava s potencijalima 60% can be achieved by optimising the overall system U pogonskome sustavu možete postići otprilike 10% mogućeg potencijala uštede tako da primijenite učinkovite motore. Pogon s regulacijom broja okretaja daje potencijal uštede od oko 30%. Međutim, najveće su mogućnosti uštede od oko 60% u optimizaciji cijeloga sustava. Kod svih mjera vlasnik mora stoga uvijek uzeti u obzir utjecaj na cijeli sustav. Iz toga razloga uvijek treba provjeriti mogu li se različite primjene kombinirati za štednju energije. To uključuje optimizirano vođenje cjevovoda kod radova rekonstrukcije i mogućnost uporabe softverskih funkcija u modernim pretvaračima frekvencije. Ovisno o grani gospodarstva, potencijali uštede znatno se razlikuju u korištenim nosačima energije. Na primjer, u industriji često postoji značajno veća potreba za toplinom u obradi nego u trgovini. U tom području s najvećom potrošnjom postoji i najveći potencijal uštede. Tako nastaje oko 43% potrošnje struje u industriji, ali „samo“ 23% u trgovini, prodaji i sektoru usluga. Za određivanje potencijala uštede u različitim područjima neophodno je dobro poznavanje pogona i stručno znanje. Samo s tim znanjem moguće je izvršiti procjene jesu li mjere smislene i koje su mjere ekonomski smislene. Neovisno o tome radi li se o novim ili postojećim pogonima ili strojevima, vlasnik prije uvođenja mjera za štednju energije prvo treba utvrditi „trenutačno stanje“ cijeloga sustava. To mu omogućuje bolju identifikaciju rješenja i kasniju provjeru djelotvornosti uvedenih mjera, odnosno postizanje željenih ušteda. Potencijali optimizacije Motori Regulacija broja okretaja Optimizacija sustava Ako optimizacija sustava nije izvediva, uporaba pretvarača frekvencije za regulaciju broja okretaja pruža brzu i učinkovitu mogućnost uštede energije. Čak i kod dodatnog opremanja. 142009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=15http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=15Smanjenje troškova u cijelome životnom ciklusu Pretvarači frekvencije štede mnogo novca - ne samo u obliku energije Jethro Macey Pretvarači frekvencije u međuvremenu su u skladu s najnovijom tehnologijom i sve su rašireniji. Ipak: Kako biste izbjegli neekonomične i kontraproduktivne mjere, trebate provjeriti tehničke, komercijalne i logističke aspekte prije odluke o ulaganju. Prema najnovijim ispitivanjima troškovi nabave u cijelome životnome ciklusu čine samo oko 10%. 90% troškova su radni troškovi, npr. troškovi energije, održavanja i servisa. Osim toga, troškovi nabave klimatizacije, mrežnih prigušnica i filtara nisu beznačajni. Poznati postupci za kompletno promatranje svih troškova su LCC (Life Cycle Costs = troškovi u životnome ciklusu), odnosno TCO (Total Cost of Ownership = ukupni troškovi u određenom razdoblju). Oni ne uključuju samo troškove nabave, nego i druge troškove kao što su troškovi energije, popravaka i održavanja. Tako se uređaj koji je skup pri nabavi u cijelom životnom ciklusu može pokazati povoljnijim od uređaja koji je cjenovno povoljniji. Takvo promatranje može npr. uključiti i raspoloživost uređaja. Ako korišteni uređaj zakaže, nastaju troškovi zbog npr. zastoja u proizvodnji. Kako bi to izbjegao, vlasnik treba skladište s jednim ili više zamjenskih uređaja. Veličina skladišta između ostaloga Predviđeno održavanje za manje troškove i veću raspoloživost Moderni pretvarači frekvencije nude i mnoštvo funkcija kojima štedite na vanjskim komponentama i skupim kabelima. Istodobno polagani uzlet načelno čuva motore i dijelove pogona, produljuje vrijeme mirovanja i smanjuje troškove održavanja i servisa. Opsežne zaštitne funkcije za motor i pogon uvijek prikazuju trenutačno stanje pogona i sustava. One ocjenjuju komponente, mogu produljiti intervale održavanja tako da rano prikažu trošenje i tako povećati raspoloživost pogona. Troškovi nabave Troškovi nabave ovisi o tome koliko brzo proizvođač proizvoda može isporučiti nove uređaje u slučaju potrebe. Troškovi energije Troškovi odlaganja Troškovi pogona i održavanja Vrijeme U pravilu udio troškova nabave, uzevši u obzir i troškove životnog ciklusa pogona, iznosi samo oko 10%. Veći troškovi nabave uređaja koji štedi energiju često se amortiziraju u najkraćem vremenu. 90% of the costs incurred can be allocated to operating costs 152009-09-14T11:15:47+02:00http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=16http://danfoss.ipapercms.dk/Drives/DD/CR/Pametnauteda/?Page=16Što stoji iza VLT® imena? Danfoss Drives je vodeći u svijetu među dobavljačima namjenskih frekvencijskih pretvarača – i još povećava tržišni udio. Posvećeni frekvencijskom pretvaraču Još od 1968, kada je Danfoss prvi započeo sa serijskom proizvodnjom frekvencijskih pretvarača, očituje se naša posvećenost i koncentracija na frekvencijski pretvarač. Dvije tisuće ljudi razvija, proizvodi, prodaje i servisira frekvencijske pretvarače i upuštače u više od 100 zemalja svijeta. Samo frekvencijske pretvarače i upuštače i ništa drugo. Inteligentan i inovativan Razvojni odjel u Danfoss Drives je potupno usvojio modularan princip u razvoju, proizvodnji i konfiguraciji. Buduće značajke razvijamo usporedno, uz upotrebu namjenskih tehnoloških platformi. To omogućuje usporedan razvoj svih elemenata, skraćuje vrijeme dolaska na tržište i omogućuje, da korisnici iskorištavaju sve prednosti najnovijih tehnoloških dostignuća. Ovisi o stručnjacima Mi preuzimamo odgovornost za svaki element našeg proizvoda. Činjenica da razvijamo i proizvodimo sve funkcije, hardware, software, učinske module, tiskane pločice i pribor, Vaša je garancija da imate pouzdan proizvod. Lokalna podrška – globalno Bez obzira kojim putem VLT frekvencijski pretvarač stigao u Hrvatsku, Danfoss će Vam pomoći. I tako je u 100 zemalja u svijetu. Stat ćemo tek kada riješimo problem. Zaštita okoline VLT® proizvodi su proizvedeni u skladu sa zaštitom čovjekove okoline. Sve aktivnosti su planirane i izvedene uzimajući u obzir svakog pojedinog djelatnika, uključivo njegovu radnu okolinu i uvjete rada.Proizvodnja se odvija bez buke, dima,i ostalih smetnji sve to uz brigu za okolinu. UN regulative Danfoss je potpisnik UN-ove globalne regulative vezane za društvene i ekološke odgovornosti tvrtke. Ispunjavanje EU direktiva Sve Danfoss-ove tvornice su certificirane sukladno ISO 14001 standardu i ispunjavaju EU direktive za ekološko zbrinjavanje elektroničkog otpada (WEEE), Product Safety directive (GPSD) i Machinery Directive Značaj proizvoda Jednogodišnja proizvodnja VLT® pretvarača uštedi električnu energiju koliko proizvede jedna nuklearna elektrana. Bolja kontrola procesa i istovremeno poboljšavanje kvalitete proizvoda rezultiraju smanjenjem otpada i manjim habanjem opreme. Danfoss d.o.o., Magazinska 9a, 10000 Zagreb, Hrvatska, Tel. +385 1 606 40 86, Fax +385 1 606 40 96 www.danfoss.hr, e-mail:milan.stanic@danfoss.com, spomenko.hulak@danfoss.com DKDD.PB.68.G1.37 VLT® je zaštićeni robni žig Danfossa Produced by DD-SMCC 2009.092009-09-14T11:15:47+02:00