CT GmbH Lift Drives
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VIII. Schwelmer Symposium 2011 Moderne Technik im Aufzug Einspartpotentiale durch moderne Aufzugsantriebe Dr.-Ing. Holger König Leiter Technik/ Branchenentwicklung Control Techniques GmbH Einspartpotentiale durch moderne Aufzugsantriebe Inhalt Energieeinsparung mit Netzrückspeisung Einsparmöglichkeiten durch Ersatz der Fahrschütze Reduktion der Umrichterleistung beim Servomotor Verkürzte Inbetriebnahmezeit mit Plug’n Lift Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Energieeinsparung mit Netzrückspeisung Moderne Aufzugsantriebe Neuanlagen zu 92% Seilaufzüge und zu 8% Hydraulikaufzüge Antrieb des Seiles oder der Hydraulikpumpe mit einem Elektromotor Einsatz Frequenzumrichter zur Motor- Drehzahlregelung – Reduzierte Verluste – Erhöhter Komfort – Geringere Netzbelastung Überwiegend getriebelose Seilantriebe (Gearless) Durch neue Technologien erhöhte Energieeffizienz: Energiebedarf Hubanwendung in % 0 20 Polumschaltung Spannungssteller Frequenzumrichter (FU) FU mit Spezialgetriebe FU mit Gearless Motor FU mit Gearless und Rückspeisung Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques 40 60 80 100 VDI4707: Energieeffizienz von Aufzügen VDI4707 Blatt 1 (03/2009) Initiative der Aufzugsindustrie zur Energieeinsparung Ziel: Messung und Beurteilung der Energieeffizienz von Aufzugsanlagen Energiebedarf unterteilt in: – Stillstandsbedarf – Fahrbedarf Leistungsbedarf 5min nach letzten Fahrt Energie für Referenzfahrt mit definiertem Lastkollektiv/ Leerfahrt 5 Nutzungskategorien: 0,2h, 0,5h, 1,5h, 3,0h, 6,0h Fahrtzeit/Tag VDI4707 Blatt 2 (Ziel: Gründruck zur Interlift 2011) Ziel: Ermittlung der Energieeffizienz aus Komponenten Festlegung der Komponentendaten und des Rechengangs Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques VDI4707 Stillstandsbedarf von Aufzügen VDI4707: Energiebedarf 5min nach der letzten Fahrt (Kl. A: 50W) Anteil bei Wohnhaus 50 – 70%, bei Bürogebäuden 30 – 50% des gesamten Aufzugs-Energiebedarfs Anteil des Kabinenlichts 30 – 70% Unidrive SP Energiesparstufe S1 – Autosave Standby Mode – …22kW: P < 25W = 50% Kl. A Unidrive SP Energiesparstufe S2 – Energiesparschütz (20 Starts/h) – Schnelle Bereitschaft (< 5 s) Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques VDI4707 Fahrbedarf von Aufzügen Überwiegend bestimmt durch Energiebedarf des Antriebes Fahrbedarf Frequenzumrichter mit Bremswiderstand – Leer AB Leistung vom Netz EFahren [mWh/m*kg] = 0,48 / G – Leer AUF Bremswiderstand EFahren = 0 – G = Schacht * Gear * Motor * Drive G < 0,78 (0,9*1,0*0,9*0,97) – EFahren > 0,61mWh/m*kg Kl. A (0,56) nicht erreichbar! 20 4000 Netzleistung Geschwindigkeit 3000 15 2000 10 1000 5 0 0 5 15 25 35 45 55 65 75 85 -1000 -5 -2000 -10 -3000 -15 -4000 Leerfahrt AUF Leerfahrt AB -20 Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques VDI4707 Fahrbedarf von Aufzügen Reduktion Fahrbedarf durch Netzrückspeisung – – – – – Leer AB Leistung vom Netz EFahren,M [mWh/m*kg] = 0,48 / G Leer AUF Leistung ins Netz EFahren,G = – EFahren,M * (2G – 1) Mit G < 0,78 ist EFahren,T > 0,27mWh/m*kg Kl. A (0,56mWh/m*kg) Mit hohem Wirkungsgrad Reduktion des Fahrbedarfes um 0 – 60% Bei geringem Wirkungsgrad (G < 0,5) keine Energierückspeisung! 20 4000 Netzleistung Geschwindigkeit 3000 15 2000 10 1000 5 Rückspeisung 0 0 5 15 25 35 45 55 65 75 85 -1000 -5 -2000 -10 -3000 -15 -4000 Leerfahrt AUF Leerfahrt AB -20 Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Methoden der Netzrückspeisung bei Aufzügen Back-to-Back Netzumrichter für Ein- und Rückspeisung – – – – – Reduktion Fahrtbedarf … 60% Reduktion Energiebedarf …30% Amortisation in 3 – 6 Jahren Geringere Abwärme im Raum Für getriebelose Aufzugsantriebe in hochfrequentierten Gebäuden Bishopsgate 99 – – – – – 2x 5er Gruppen der Fa. Liftec Lifts V = 6 m/s, Q = 1600kg, H = 85m V = 3 m/s, Q = 1600kg, H = 45m Steuerung MPK Fa. Kollmorgen DCP4 Direkteinfahrt mit Schnellstart Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Methoden der Netzrückspeisung bei Aufzügen Back-to-Back Netzumrichter für Ein- und Rückspeisung Volkswohlbund Dortmund – 4 Aufzüge der Fa. Janzhoff – V = 2,5 m/s, Q = 900/ 1350kg, 57m – Steuerung MPK Fa. Kollmorgen VDI4707 Effizienzmessung – Stillstandsbedarf 230W D • Tür 20W, FU 30W, • FK Licht > 130W ! • Ohne FK Licht <100W B – Fahrbedarf • ELeer,AB = 84 Wh • EGesamt = 46 Wh B A – Spezifischer Energiebedarf • 0,74mWh/m*kg (NK 3) A Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques VDI4707 Fahrbedarf von Aufzügen Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Methoden der Netzrückspeisung bei Aufzügen DC Verbund mit separater Einspeisung und zentraler Rückspeisung – – – – Energieausgleich über DC Verbund Reduktion Energiebedarf …30% Amortisation in 2 – 3 Jahren Für, getriebelose Aufzugsgruppen in hochfrequentierten Gebäuden mit den baulichen Voraussetzungen Spital Frauenfeld (CH) – – – – – 6er Gruppe Fa. AS Aufzüge v = 1,75m/s, Q = 1800kg Steuerung bp306 Fa. Böhnke Energieeinsparung 13MWh/ a 30% höhere Förderleistung mit DCP4 und Schnellstart – Redundanter Systemaufbau Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Methoden der Netzrückspeisung bei Aufzügen Teilrückspeisung mit Efficiency Option (EO) – Nur für Rückspeisung, Auslegung auf 30 – 50% Umrichterleistung – Reduktion Energiebedarf …30% – Amortisation in 2 – 3 Jahren – Ausreichend für Fahrbedarf Kl. A – Redundant mit Bremswiderstand – Automatische Selbsteinstellung – Einfache Nachrüstung, da nur DC und AC Kraftstrom- Verbindung Efficiency Option Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Einsparmöglichkeiten durch Ersatz der Fahrschütze Ersatz der Fahrschütze EN81 12.7.3.a) fordert zwei unabhängige Geräte zur Unterbrechungen des Energieflusses (Schütze) AC Schütze sind für 50/60Hz Ströme, der Motorstrom hat Frequenzen von 0Hz 3 x 400V AC +24 V K1 K1 K2 K2 Schützüberwachung Lichtbögen führen zu Kontaktabbrand, Motorwicklungsfehlern oder Umrichterabschaltungen Unidrive SP besitzt eine TÜV zertifizierte Sicherheitsfunktion zum sicheren Stillsetzen EN81-1 K1 Schützansteuerung K2 Ersatz der Motorschütze durch sichere Fahrtrelais Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Konventioneller Umrichter Impuls sperre Ersatz der Fahrschütze Fahrrelais 1 Geschützte Verdrahtung (im Schaltschrank oder geschirmt) Fahrrelais 2 Anbindung hinter Sicherheitskreis +24V Fahrrelais 2 Fahrtfreigabe +24V Startsignal Steuerleitung(en) 31 SD-Eingang FU Frequenzumrichter Unidrive SP mit EN81 Zulassung Fahrrelais 1 E A AS Aufzugssteuerung A Fahrtfreigabe Fahrrelais 1 M 3~ CT-He-2007-03 Asynchron- oder Synchronmotor V01.00.02 Blatt 1 H. König Stand: 23.03.2008 © Control-Techniques Fahrrelais 2 Unidrive SP Schaltung für Aufzugsantrieb ohne Hauptschütz Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Ersatz der Fahrschütze Einsparmöglichkeiten – – – – – Geräuschreduktion Platzeinsparung Bessere EMV, einfacher Geringere Kosten Weniger Wartung Anwendung – – – – – – 1. TÜV abgenommener FU Kein IP54 Einbau erforderlich Anerkannt von allen TÜV’s Alle Leistungen bis 2 MW Mehr als 1000 Seilaufzüge Auch hydraulische Aufzüge Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Reduktion Umrichterleistung beim Servomotor Spannungsbegrenzung Servomotor Spannung steigt mit Drehzahl + Last und begrenzt Geschwindigkeit Nenngeschwindigkeit wegen begrenzter Spannung oft nicht möglich Abhilfe: Aktive Spannungsbegrenzung Blindstromeinprägung iSX Reduktion durch Spannungsabfall über der Motorinduktivität wLS iSX jwLSiSy RSiSx jwLSiSy RSiSy IS US RS XS = wLS US RSiSy E = n * Ke jwLSiSx US E E = n * Ke IS iSy iSy US Rotorfluss Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques iSX Rotorfluss Spannungsbegrenzung Servomotor Blindstrom reduziert Wirkstrom und damit das verfügbare Drehmoment der Motorkennlinie oberhalb der Nenndrehzahl Erforderliches Drehmoment setzt sich aus den statischen Lastmoment und dem trapezförmigen Beschleunigungsmoment zusammen Einpassen des erforderlichen Drehmomentes unterhalb des verfügbaren Drehmoments des Motors erlaubt höhere EMK- Konstante Spannung U Gesamtstrom I Feldstrom M Beschleunigungsmoment Lastmoment Wirkstrom Verfügbares Motormoment Nenndrehzahl Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Spannungsbegrenzung Servomotor Begrenzung der Motorspannung mit Blindstromeinprägung Höhere EMK- Konstante = Reduktion des Motorstromes Umrichter mit geringerem Nennstrom einsetzbar Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Verkürzte Inbetriebnahmezeit mit Plug’n Lift Plug’n Lift Solution Emerson Elevator Solution – Inbetriebnahme in 3 Schritten 1. #F2: Wahl des Interface (DCP, CAN, …) 2. #F0: Auslesen Motorgeber READY TO RUN ! (< 10 min!) Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Plug’n Lift Solution Prinzip – Speicherung Motordaten, Regelungsdaten und der technologischen Daten im Geber – Programmierung des „Elektronic Nameplate“ (ENP) beim Motorhersteller Vorteile – Datenablage an der richtigen Stelle! – Einfachste Möglichkeit der Datenwartung – Problemloser Komponentenaustausch – Minimales Einstellrisiko und projektierter Fahrkomfort Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques Einsparpotentiale durch moderne Antriebe Zusammenfassung 1. Energieeinsparung – Netzrückspeisung erlaubt höhere VDI4707 Effizienzklasse – Angepasste Lösungen bieten Kosten- und Verfügbarkeitsvorteile 2. Kostenreduktion – Schützloser Betrieb führt zu Platz- und Kosteneinsparung, aber auch zu Geräusch- und Wartungsreduktion – Servomotor Feldschwächung reduziert die Umrichterleistung 3. Zeitersparnis – Reduktion der Inbetriebnahmezeit Plug’n Lift – Reduktion Einstellrisiko, Erhöhung der Fahrqualität Vielen Dank für Ihr Interesse Schwelmer Symposium 2011, Dr. Holger König, Control Techniques
