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Elektrische Antriebstechnik Schlüssel zur Senkung des Energieverbrauchs

Geschwindigkeitsregelung ist die perfekte Lösung für eine unaufdringliche und essentielle Effizienzoptimierung. In den Industrie- und Produktionsbereichen rund um den Globus sorgen Elektromotoren für einen zuverlässigen und effektiven Betrieb. Millionen dieser Motoren werden von Frequenzumrichtern gesteuert. Tatsächlich kann kaum ein Aspekt des täglichen Lebens ohne Antriebe bewältigt werden.

Anna Jensen, Danfoss

Von Anna Jensen, Danfoss

Elektrische Antriebstechnik birgt ein enormes Potenzial für die Verringerung des Energieverbrauchs, da 65-70% aller verbrauchten elektrischen Energie verwendet wird, Elektromotoren zu laufen. Die Anzahl der installierten Frequenzumrichter nimmt ständig zu. Die wachsende Nachfrage spiegelt Trends in Richtung optimierter Prozesse und niedrigerer Produktionskosten sowie eine effizientere Nutzung teurer Energie wider.

In der Geschichte der elektrischen Antriebstechnik gibt es drei wichtige Meilensteine:

  • Die Erfindung des Gleichstrommotors in 1833
  • Die Erfindung der Drehstrommotor in 1889
  • Die erste Reihe von Serienregelantrieben in 1968 (die VLT® Fahrt von Danfoss).

Seit der Einführung des ersten massenproduzierten Frequenzumrichters hat eine rasante technologische Entwicklung stattgefunden. Im Zuge der weltweiten Verbreitung der Automatisierung und der Anzahl der Motoren mit variabler Drehzahlregelung ist die Produktion von Antrieben geradezu explodiert.

Anwendungsoptimierte Antriebe

Hersteller erkannte bald, dass die Notwendigkeit, den Energieverbrauch zu senken und gleichzeitig die Kosten zu senken wurde eine oberste Priorität für ihre Kunden zu werden. Verbleibende innovative und produzieren drehzahlvariable Antriebe, die diese Anforderungen erfüllen, wurde von größter Bedeutung für die führenden Hersteller in diesem Bereich.

Annäherung an das neue Jahrtausend, erkannten Laufwerke Experten, dass die vielfältigen Möglichkeiten der Informationstechnologie ermöglicht die Integration von mehr Funktionen in zu einem AC-Antrieb. Die Nachfrage nach maßgeschneiderten und anwendungsoptimierte Antriebe war auf dem Vormarsch.

Elektrische Antriebstechnik - Von großen analogen Geräten bis hin zu kompakten modularen Systemen

Als Reaktion auf die prognostizierten Marktbedingungen und Trends der Branche, konzentrierte sich Danfoss Techniker auf die einzelnen Elemente in der Architektur von Standardantrieben zu identifizieren und die interne Kommunikation zwischen ihnen. Diese einzelnen Elemente machen den modularen Ansatz bis dass Danfoss immer als Grundlage verwendet wurde für die Erstellung der nächsten Generation von Drive-Serie über ihre Produktpalette. Diese Modularität reduziert die Kosten für die Entwicklung und Markteinführungszeit.

Die gleiche Philosophie hat immer die einzigartige Supply-Chain-Setup von Danfoss Drives angenommen unterstützt. Modularität ermöglicht es dem Hersteller Laufwerke in hohen Stückzahlen zu produzieren und in zahlreichen Varianten, für die Verwendung in einer Vielzahl von Anwendungen in vielen industriellen Bereichen.

Danfos Produktionsstätten 1968

Danfos Produktionsstätten 1968

New Millennium, neue digitale Möglichkeiten

Um die Jahrhundertwende hat Danfoss frühzeitig Fuß auf die Digitalisierung gesetzt und ein fortschrittliches IT-System in die Lieferkette eingeführt. Seitdem wird die Montage digital gesteuert, sobald der Kunde die Funktionen für sein spezifisches Laufwerk online definiert. Diese Spezifikationen bestimmen, welche Komponenten in dem kundenspezifischen Laufwerk enthalten sind: Leiterplatten, Gehäusetyp, EMV-Filter, Benutzerschnittstelle, Software, Feldbus und Optionen. Aus einer begrenzten Anzahl von Auswahlmöglichkeiten für jedes Element können Tausende verschiedener Laufwerke konfiguriert werden. Nach der Montage wird jedes kundenspezifische Laufwerk vor dem Versand im Werk getestet.

Dieser Build-to-Order-Ansatz bedeutet, dass kundenspezifische Laufwerke innerhalb von Stunden gebaut und ausgeliefert werden. Selbst Handbücher werden auf Abruf in der vom Kunden angegebenen Sprache gedruckt und mit dem Laufwerk geliefert, sodass der manuelle Inhalt immer auf dem neuesten Stand ist. In 2006 wurde dieses Setup mit dem Frost & Sullivan Award für Produktinnovation ausgezeichnet.

Danfoss Midi-Laufwerk

Danfoss Midi-Laufwerk

Motor und Systemunabhängigkeit

Moderne Antriebe jetzt einfach kombiniert und ausgestattet, um mehrere Motortechnologien und SPS-Systeme von zahlreichen Lieferanten werden können, stammen. Dieser Motor und Steuerung Unabhängigkeit ermöglicht es Benutzern, Systeme zu erhalten, perfekt auf ihre Bedürfnisse abgestimmt. Es erleichtert auch einfache und kostengünstige Systemerweiterung und Anpassung der Antriebe an einem modifizierten Anlagen oder neue Prozesse.

In den letzten Jahren hat es einen großen Trend in Richtung der Intelligenz im Antrieb zu erhöhen. Viele Funktionen, die bisher durch eine zentrale Steuerung gehandhabt migrieren nun auf das Laufwerk, werden integrierte Funktionen in der Mehrzahl der Fälle.

Anwenderspezifische Anpassungen sind nun möglich, mit frei programmierbaren Erweiterungen und EMV-Maßnahmen sind jetzt als wesentlich von den meisten Kunden eingestuft. Als Ergebnis Low-Harmonic Drive, Geräte mit aktiver Frontends und aktive Filter, die für eine ganze Reihe von Motoren harmonische Verzerrung zu mildern sind nun wesentliche Elemente - vor allem, weil Leistungsstufen erstrecken sich nunmehr auf mehreren Megawatt, auch mit Niederspannungsgeräten.

Ingenieur morgen mit energieeffizienten Antrieben

Die Electrical Drive Technology übernimmt eine weitere wichtige Aufgabe für die Zukunft: Energie effizient nutzen. Frequenzumrichter sind die erste Wahl für energieeffiziente Lösungen. Sie steuern Pumpen für eine zuverlässige Wasserversorgung und Abwasserbehandlung, sie Klimaanlagen laufen, gewährleisten einen zuverlässigen Betrieb von Förderbändern, sichern die Stromversorgung von Frachtschiffen, und stellen Sie sicher, dass Sie sicher in der fünften Etage gelangen. In all diesen Anwendungen erzielen sie erhebliche Energieeinsparungen und optimieren Prozesse. Der Gesetzgeber erkennt diese Fähigkeit jetzt an. Die Ökodesign-Richtlinie ist der Rechtsrahmen, der Anforderungen an alle energieverbrauchsrelevanten Produkte in den Bereichen Haushalt, Gewerbe und Industrie in der gesamten Europäischen Union festlegt. Das Hauptziel der Richtlinie besteht darin, die Energieeffizienz von Produkten in der gesamten EU zu verbessern, und hier spielen Frequenzumrichter eine zentrale Rolle. Dieser Trend wird sich in den kommenden Jahren auf die Gesetzgebungsorgane der Welt ausweiten, und wir werden eine steigende Nachfrage nach genauer Kontrolle und Messungen des Energieverbrauchs sehen.

Prozessoptimierung für die Genauigkeit, Qualität und Zuverlässigkeit

Die heutige Produktionsanlagen sind oft Lehrbuch Beispiele der Optimierung. Drehzahlsteuerung der Motoren zu ändernden Bedürfnissen entsprechend verbessert die Prozesssteuerung, die wesentlich ist, hohe Qualität des hergestellten Produkts zu gewährleisten. Eine genaue Steuerung hat positive Auswirkungen auf die Effizienz, den Materialverbrauch, Emissionen in die Umwelt, und die Produktionsausbeute. Zur gleichen Zeit, haben Facility Manager strenge Anforderungen für Abmessungen, Wärmeemissionen, reinigbare Oberflächen, Kommunikation Integration und Servicefreundlichkeit. Eine letzte große Trend geht in Richtung Benutzerfreundlichkeit zu erhöhen und Antriebe gewidmet und für spezifische Anwendungen optimiert. Eine weitere wichtige und wachsende Entwicklung auf dem Markt ist die OEM-Philosophie. Customisation für OEMs bedeutet, dass Kunden und Lieferanten zusammenarbeiten, stärker als bisher die optimale Anpassung von Produkten zu finden.

Antriebe von Danfoss sicher, dass alle Anforderungen in Bezug auf Genauigkeit, Hygiene und kompakte Größe erfüllt sind.

Antriebe von Danfoss sicher, dass alle Anforderungen in Bezug auf Genauigkeit, Hygiene und kompakte Größe erfüllt sind.

Digitaliation senkt Betriebskosten

Die Ära der Digitalisierung hat längst begonnen und unsere Abhängigkeit von Daten, Analysen und die Cloud entwickeln sich in den kommenden Jahrzehnten.

Für AC-Antrieben ist das Potential enorm und umfasst:

  • Die Vorhersage von Kundenproblemen und zu lösen, bevor sie beginnen
  • Aktivieren OEMs ihre Anwendungen noch besser zu laufen
  • Nutzung Datennutzung zu reduzieren, Kosten für den Kunden
  • Neue Dienste bei der Analyse von großen Daten Zeichnung

Für mindestens 30 Jahre wurde die Software-Widmung von Laufwerken implementiert, um Laufwerke für bestimmte Anwendungsbereiche zu erstellen, zum Beispiel HVAC. Ein dedizierter Antrieb betreibt Software mit einer Reihe von anwendungsrelevanten Merkmalen, zum Beispiel Sicherheit, Verschleißminimierung und Kompatibilität mit relevanten Feldbusprotokollen.

Mit der Digitalisierung Entwicklungen wird AC-Antrieb Programmierbarkeit mit verbesserter Konnektivität, Datenerfassung und Analyse Fähigkeiten erweitert, hin zu mehr anpassbare Lösungen bewegen. Die AC-Antriebe der Zukunft werden ihre eigene Bestellung von Ersatzteilen und vorhersagen Prozessebene Störungen und Wartung muss vor einer möglichen kostspielige Ausfälle. Diese Trends bringen Umgang mit Daten, Intelligenz und als völlig neue Bereiche der AC-Antriebssoftwarefunktionalitäten Lernen; End-to-End-Kommunikation, Geräteverfügbarkeit, Interoperabilität und Sicherheit auf einer Vielzahl von digitalen Plattformen.

Die Digitalisierung führt zu einer signifikanten und konkrete Einsparungen über:

  • Verminderte Zeit zu reparieren
  • Erhöhte Prozessverfügbarkeit
  • Verbesserte Funktion zur Fernverwaltung

Diese Entwicklungen bedeuten keineswegs das Ende der menschlichen Interaktion. Mit zunehmender Digitalisierung wird das von echten Mitarbeitern besetzte Servicenetz zu einer entscheidenden Erweiterung der Antriebsfähigkeiten - Benutzer, Management, Servicetechniker, Hotline und Account Management. Service-Design wird die Fähigkeit, den nahtlosen Fluss zwischen ihnen zu schaffen, mit verschiedenen Kanälen, verschiedenen Anwendungen und verschiedenen Geräten.

Energieeffizienz Antriebe Entwicklung neuer Motortechnologien

Angetrieben durch immer strengere Regelung wie der Ökodesign-Richtlinie in Europa, Motorenhersteller verwenden unterschiedliche Konzepte eine hohe Effizienz bei Elektromotoren für industrielle und kommerzielle Anwendungen zu erreichen. Neue Motortechnologien wird daher entstehen fortzusetzen.

Obwohl alle Motortechnologien in der gleichen Effizienzklasse vergleichbarer Effizienz bei der nominalen Betriebspunkt bieten, unterscheiden sie sich in vielen Aspekten wie Startverhalten oder Teillasteigenschaften. Für den Anwender ist die wichtigste Auswirkung der Vielzahl von Motortechnologien die Notwendigkeit, die richtige Technologie für jede Anwendung zu finden, um eine maximale Energieeffizienz für das System zu erreichen, und die damit verbundenen Einsparungen zu gewinnen.

Für jede Anwendung kann eine andere Motortechnologie, die optimalen Leistungseigenschaften bereitzustellen. Wenn der AC-Antrieb mit allen typischen Motortechnologien kompatibel ist, dann ist der Systementwickler frei, die optimalen Motor für die Gesamtsystemeffizienz zu wählen. Diese Anpassungsfähigkeit wird immer wichtiger mit der Vielfalt neuer Motortechnologien zu erweitern.

Energiespeicherung und Hybridisierung

Die zunehmende Entwicklung der Hybridisierung beinhaltet allgemeine Prozesse und Maschinen Ausrüstung, die mit Energiespeicherleistung und Effizienz zu verbessern. AC-Antriebe tragen zu den Vorteilen der Energiespeicher, die umfassen:

  • Spitzenlast, wodurch die Notwendigkeit Systeme zu dimensionieren Strombedarf zu Spitzen
  • Optimierung der Leistung von am optimalen Punkt, Vermeidung von Über- und Unterlastbetrieb arbeitet
  • Notstromversorgung, die die Notwendigkeit für die Leerlaufreservelauf entfernt
Danfos Zahlgeregelte Antriebe

Danfos Zahlgeregelte Antriebe

Vom Energieverbraucher zum Energieerzeuger

Prozesse, die historisch schwere Energieverbraucher waren, werden Optimierungen implementieren lokalisierte Energieüberschüsse zu schaffen.

Ein Beispiel ist das Wassermanagement, das bis zu 40% eines europäischen Gemeindebudgets verbraucht. Durch die Erhöhung des Ambitionsniveaus kann dieser Energiebedarf auf Null reduziert werden, indem der Energieverbrauch des Motors mithilfe von Frequenzumrichtern reduziert wird, wodurch Bioelektrizität aus Schlamm erzeugt wird

Das ehrgeizige Kläranlage kann potenziell genug Strom erzeugen, um die Bedürfnisse des gesamten Wasser-Management-Programm zu erfüllen: Lieferung, Verteilung und Behandlung. Auf globaler Basis wird 8% der Energie der Welt in der Wasserwirtschaft verbraucht, so dass das Potenzial ist enorm.

Outlook

Mit ihrer abnehmenden Größe, zunehmenden Fähigkeiten und wachsender Intelligenz sind Antriebe mit variabler Geschwindigkeit sowohl für den industriellen als auch für den inländischen Sektor unverzichtbar geworden. Für viele von uns sind sie in unserem täglichen Leben noch nicht einmal spürbar, da die meisten Antriebe im Betrieb still im Hintergrund arbeiten. In dem gegenwärtigen wirtschaftlichen Klima, Gesamtlebenszykluskosten zu senken und die Systemleistung zu optimieren, ohne auf der Produktqualität zu beeinträchtigen, sind jetzt entscheidende Schlüsselfaktoren in den frühen Phasen des Entwurfsprozesses als je zuvor. Flexible Innovationen, die diesen Anforderungen weiterhin gerecht werden, werden auch in absehbarer Zeit ein wichtiger Trend bleiben.

Quellen:

www.slideshare.net/VaconGroup/iot-for-automaatio-xxi-15vacon
www.focusondrives.com/is-iot-an-opportunity-for-the-drives-business/

Prozessindustrie Informer

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