Frequenzumrichter Frelink-3F
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Prüfbericht 5090 Frequenzumrichter Frelink-3F Hersteller und Anmelder Vostermans Ventilation B.V. Postbus 3025 NL-5902 RA Venlo Telefon +31 / 77 / 3893232 Telefax +31 / 77 / 3820893 Beurteilung – kurzgefasst Frequenzumrichter Frelink-3F Vostermans Ventilation B.V., Postbus 3025, NL-5902 RA Venlo Prüfmerkmal Prüfergebnis Bewertung Eignung zur Drehzahlstellung ovn Stallventilatoren mit Einphasen-Wechselstrommotoren mittels externem Stell-, Steuer- oder Regelsignal Ausgangsfrequenz und Ausgangsspannung Frequenz und Spannung am wird abhängig vom Eingangssignal gut gestellt, Ausgang gesteuert oder geregelt Energieverbrauch Verlustleistung des Frequenzum- höher als beim transformatorischen Regelgerät, richters bei 3,2 A Nennstrombe- etwa 40 W lastung Energieverbrauch angeschlosim Drehzahlregelbereich wesentlich niedriger als sener Ventilatoren bei der transformatorischen Regelung, im Mittel etwa 30 % Energieeinsparung bei der im Mittel bis etwa 20 % gegenüber transformaEinzelabteilentlüftung torischer Regelung; im Mittel bis etwa 35 % gegenüber elektronischer Regelung Strombelastung maximal 3,2 A reicht für einen Ventilator mit etwa V = 9500 m∆/h aus Elektromagnetische Verträglichkeit bestätigt durch akkreditiertes Prüflabor Betriebssicherheit und Haltbarkeit Eigenüberwachung schaltet bei Überlastung ab Notbetrieb nicht möglich Dauerbelastungstest keine Schäden aufgetreten Montage/Montagevorschrift Anschluss nur durch Elektrofachkraft Zuleitung zum Ventilator maximal 75 m, geschirmtes Kabel Anschlussraum ausreichend bemessen Montagevorschrift genügt den Anforderungen Arbeitssicherheit bestätigt durch DPLF + - ++ ++ + Bewertungsbereich: ++ / + / / – / – – ( = Standard) Kurzbeschreibung Frequenzumrichter zur Drehzahlstellung von Stallventilatoren mit EinphasenWechselstrommotoren; maximal zulässige Strombelastung 3,2 A; Eingang 230 V und 50 Hz, Ausgang 0 bis 230 V und 0 bis 50/60 Hz; 2 Frequenz und Spannung am Ausgang geführt durch 0 bis 10 V Eingangssignal; Mindest- und Maximaldrehzahl angeschlossener Ventilatoren mittels Potentiometern auf der Leiterplatte einstellbar. Prüfergebnisse Eignung Der Frequenzumrichter Frelink-3F eignet sich zur Drehzahlstellung von Ventilatoren mit Einphasen-Wechselstrommotoren mittels externem Stell-, Steuer- oder Regelsignal. Er ist insbesondere zur Regelung von Stallventilatoren in Einzelabteilentlüftungen mit einem oder zwei Ventilatoren prädestiniert. Ausgangsfrequenz/Ausgangsspannung Abhängig vom Eingangssignal (0 bis 10 V Gleichspannung bzw. 4 bis 20 mA Gleichstrom) steht eine entsprechende Ausgangsgröße – Frequenz und Spannung – zur Verfügung. Damit kann die Drehzahl von angeschlossenen Ventilatoren mit EinphasenWechselstrommotoren gut gestellt, gesteuert oder geregelt werden. Bei 1 V bzw. 4 mA Eingangssignal wird die Mindestdrehzahl, bei 10 V bzw. 20 mA die maximale Drehzahl erreicht. Beide Drehzahlen sind in ihren Grenzen von den angeschlossenen Ventilatoren und von den Grundeinstellungen am Frequenzumrichter abhängig. Das Eingangssignal 0 bis 10 V Gleichspannung kann für einen anderen Einsatz des Frequenzumrichters als zur Lüftungsregelung invertiert werden. In der Regelungstechnik wird verschiedentlich das 4 bis 20 mA Gleichstrom-Signal zur Steuerung und Regelung von Anlagenbauteilen verwendet. Ein entsprechender Anschluss für ein solches Signal ist am Frequenzumrichter vorhanden. Energieverbrauch Der Energieverbrauch des Frequenzumrichters ist im Vergleich zu einem transformatorischen Drehzahlregelgerät höher. Die Verlustleistung beträgt bei 3,2 A Strombelastung (Nennstrom) etwa 40 Watt und bei 1 A Strombelastung etwa 16 Watt. Der Energieverbrauch von Ventilatoren im Drehzahlregelbereich ist dagegen wesentlich niedriger als bei der transformatorischen Drehzahlregelung. Im Mittel lag die spezifische Leistungsaufnahme (Leistungsaufnahme bezogen auf einen Volumenstrom von 1000 m3/h) von 14 ausgewählten Ventilatoren unterschiedlichen Fabrikats sowie unterschiedlicher Größe und Ausführung bei der Regelung durch den Frequenzumrichter im Mittel etwa 30 % niedriger (niedrigster Wert 14 %, höchster Wert 50 %, Eigenverbrauch des Frequenzumrichters berücksichtigt) (siehe Bild 1). Bei der Einzelabteilentlüftung mit Einsatz nur eines Ventilators können mit dem Frequenzumrichter übers Jahr Energieeinsparungen in der Größenordnung bis 20 % (ggf. auch höher) gegenüber der transformatorischen Regelung erreicht werden. Ein Vergleich mit der phasenanschnittgesteuerten Regelung würde noch günstiger ausfallen. Aus den Ergebnissen zurückliegender Messungen mit vielen unterschiedlichen Ventilatoren wären im Mittel Energieeinsparungen bis 35 % bei der Einzelabteilentlüftung zu erwarten. Strombelastung Der maximal zulässige Ausgangsstrom von 3,2 A reicht nach den Erfahrungen aus den DLG-Prüfungen von Stallventila- 5090 Bild 1: Typischer Verlauf der spezifischen Leistungsaufnahme in Abhängigkeit von der Drehzahl des Ventilatormotors bei transformatorischer Regelung und bei der Regelung durch den Frequenzumrichter Frelink-3F (Leistungsverlust von Transformator und Frequenzumrichter jeweils einbezogen). 3 Bild 2: Typischer Verlauf der Stromaufnahme in Abhängigkeit von der Drehzahl des Ventilatormotors bei transformatorischer Regelung und bei der Regelung durch den Frequenzumrichter Frelink-3F. toren aus, um im Mittel einen Ventilator mit einem Volumenstrom von V = 9500 m3/h (bei 50 Pa Druckerhöhung) zu betreiben. Die maximal zulässige Strombelastung kann kurzzeitig (z.B. nach dem Einschalten bzw. während des Anlaufens angeschlossener Ventilatoren), aber nicht dauernd überschritten werden. Die Stromaufnahme der mit dem Frequenzumrichter drehzahlgeregelten Ventilatoren liegt, entgegen dem üblichen Verhalten bei transformatorischer Regelung, im Drehzahlregelbereich unter dem maximalen Wert bei größter Drehzahl (siehe Bild 2). Sinkt die Steuerspannung (0 bis 10 V) am Eingang des Frequenzumrichters unter etwa 1 V, schaltet das Gerät ab. Die Stromaufnahme am Eingang des Frequenzumrichters liegt bei Nenndrehzahl der Ventilatoren über dem Stromwert (etwa 30 %), im abgeregelten Bereich unter dem Wert am Ausgang (siehe Bild 2). 4 Elektromagnetische Verträglichkeit Eine Konformitätserklärung des Herstellers über die elektromagnetische Verträglichkeit liegt vor. Die Übereinstimmung mit den entsprechenden EN/DIN VDEVorschriften im Sinne der EMV-Richtlinie 89/366 EWG ist damit gewährleistet. Betriebssicherheit und Haltbarkeit Die Betriebssicherheit und Haltbarkeit sind insgesamt mit gut zu beurteilen. Das Gerät besitzt eine begrenzte Eigenüberwachung und schaltet bei Überlastung ab. Über einen Alarmkontakt kann im Störungsfall eine Alarmanlage aktiviert werden. Ein Notbetrieb mit Durch schaltung der Netzspannung an die Aus gangsseite ist nicht möglich. Während eines 100 Tage dauernden Tests mit 25 000 Lastwechseln (Regelung eines Ventilators von Minimal- auf Maximaldrehzahl und wieder zurück) bei Nennstrombelastung und 35 °C Umgebungstemperatur mit im Wechsel 12-stündiger Abschaltung des Gerätes und Abkühlung auf 5 °C Umgebungstemperatur traten keine Schäden an den elektronischen Bauteilen und an deren Trägerelementen auf. Das Gerät arbeitete nach dem Dau erwechselbelastungstest noch einwandfrei. Bei der Prüfung mit 20 % Stromüberlast (motorische Last) wurden die Grenzwerte der wärmebeanspruchten Bauteile (z.B. Drosseln, Schalttransistoren) nicht überschritten. Montage/Montagevorschrift Der elektrische Anschluss darf nur von einer Elektrofachkraft durchgeführt werden. Aufgrund von Erfahrungen aus früheren Prüfungen von elektronischen Thermostaten, Regelgeräten und Leistungsteilen sollte der Frequenzumrichter nur außerhalb des Stallraumes - z.B. in einem dem Stallabteil naheliegenden Vorraum oder Versorgungsgang - montiert werden. Die Zuleitung vom Frequenzumrichter zum Ventilator darf 75 m Leitungslänge nicht überschreiten. Ein geschirmtes Kabel ist erforderlich. Der Raum für den Anschluss der Kabel (Zuleitung, Lastleitung, Steuerleitung, ggf. Alarmleitung) ist ausreichend groß bemessen. Die Kabeleinführung von unten in das Gehäuse entspricht den Anforderungen. Bei Inbetriebnahme des Frequenzumrichters ist mit einem geeigneten Messinstrument (z.B. Messgerät mit Dreheisenmesswerk, elektronisches kurvenform- und frequenzunabhängiges Messgerät) die Strombelastung am Ausgang (bei maximaler Drehzahl der Ventilatoren) zu überprüfen. Die maximale Strombelastung von 3,2 A darf nicht dauernd überschritten werden. Die Montagevorschrift genügt den Anforderungen. Sie gibt Hinweise zur Montage, zum Anschluss, zur Nutzung und Betrieb des Frequenzumrichters. Umfrageergebnis Eine Umfrage konnte nur sehr eingeschränkt durchgeführt werden, da aufgrund der Markteinführung erst wenige Geräte im Einsatz waren. In drei Betrieben war der Frequenzumrichter zur Drehzahlregelung der Ventilatoren von Einzelabteilentlüftungsanlagen eingesetzt. Die Besitzer waren mit dem Gerät zufrieden, die Zeit für einen Erfahrungsbericht zu kurz. Arbeitssicherheit Der Frequenzumrichter Frelink-3F wurde durch die Deutsche Prüfstelle für Landund Forsttechnik (DPLF) begutachtet. Gegen die Verwendung des Frequenzumrichters bestehen aus arbeitssicherheitstechnischer Sicht keine Bedenken. Beschreibung und Technische Daten (gemessene Werte) Bauart Frequenzumrichter im Kunststoffgehäuse mit elektrischen und elektronischen Bauteilen. Gehäuse aus Kunststoff (ABS, Ronfalin©, schwer entflammbar, selbstverlöschend) für die Wandmontage mit seitlich ausschwenkbarem Gehäusedeckel (siehe Bild 3), Schutzart IP 54; zurückversetztes Gehäuseunterteil als Anschlussfach mit abschraubbarem Deckel; Kabeleinführung von unten mit abschraubbarer Stanzlochplatte für Ka belverschraubungen, 3 x PG 13,5, 3 x PG 11 und 1 x PG 9; Kühlrippenblock für Schalttransistoren seitlich am Gehäuse angeschraubt; elektronische Bauteile auf zwei Leiterplatten untergebracht; Gerätesicherung im Gehäuse auf der Leiterplatte, nur vom Hersteller austauschbar; Alarmkontakt, 2 A strombelastbar; Spannungseingang 230 V AC/50 Hz einphasig, Lastausgang 0 bis 230 V AC einphasig und 0 bis 50 Hz/60 Hz abhängig von Regeleingangssignal 0 bis 10 V DC oder 4 bis 20 mA DC. Bild 3: Blick in den Frequenzumrichter bei geöffnetem Gehäusedeckel 5 Hauptabmessungen und Gewicht Gehäuse Breite / Höhe / Tiefe Breite, einschließlich Kühlrippenblock und Scharniere Breite, bei ganz geöffnetem Frontdeckel (insges.) Gewicht 242 / 225 / 105 280 535 2,8 mm mm mm kg Prüfung Die Prüfung des Frequenzumrichters Frelink-3F umfasste hauptsächlich Prüfstands- und Labormessungen. Im Vordergrund stand die Untersuchung der Energieeinsparung bei der Drehzahlregelung von Stallventilatoren durch Änderung von Frequenz und Spannung. Dazu wurde die spezifische Leistungsaufnahme von 14 unterschiedlichen Ventilatoren (Fabrikat, Durchmesser, Nenndrehzahl) im Drehzahlregelbereich ermittelt und mit der Leistungsaufnahme bei transformatorischer Drehzahlregelung verglichen. Zwei weitere Schwerpunkte der Untersuchungen waren die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und die Haltbarkeit. Die elektromagnetische Verträglichkeit wurde von einem dafür akkreditierten Prüflabor, die Haltbarkeit in einem 100 Tage dauernden Wechselbelastungstest untersucht. Prüfungsdurchführung DLG-Prüfstelle für Landmaschinen, Max-Eyth-Weg 1, D-64823 GroßUmstadt Berichterstatter Dipl.-Ing. F. Niethammer, GroßUmstadt DLG-Prüfungskommission Dipl.-Ing. G. Franke, Kassel Landw.-Meister P. Klimmer, Obernburg Dipl.-Ing. W. Menge, Groß-Umstadt Landw.-Meister W. Weiss, Ettleben Prof. Dr. H.-F. Wolfermann, Hargesheim Herausgegeben mit Förderung durch das Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft. November 2002 DLG Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft e.V. Fachbereich Landtechnik – Prüfstelle für Landmaschinen – Max-Eyth-Weg 1, D-64823 Groß-Umstadt Tel. 0 60 78 / 96 35-0, Fax 0 60 78 / 96 35-90 E-mail [email protected] 2001-186 Gruppe 10 h /40
