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1. Pad 8 Pre d ell Mreiv s 13 wobei s 1 p w Schlupf R cu Fe Statorwiderstand Raid 8 schlupfabh ngiger Rotorwiderstand L komplexer Statorstrom Is komplexer Rotorstrom Hauptreaktanz Rre Eisenwiderstand Hauptfluss Xio tot Lues Streureaktanz des Stators X3 s 8 schlupfabh ngige Streureaktanz des Rotors 2rf Kreisfrequenz der Statorspannung Q 2 Kreisfrequenz der Welle pz 2 Polpaarzahl Did Elektrische Leistung 1 9 8 Statorkupferverlustleistung Do Statoreisenverlustleistung 8 Mreido 1 8 Reibungsmoment des Motors Lager Ventilation etc Die Schlupfabh ngigkeit der Rotorimpedanzen wird durch folgende Beziehungen ber cksichtigt Ron Ras SCD 1 Rau 14 Kal 22 Be 15 Mit Rotorwiderstand und streuung im Stillstand Ran Rotorwiderstand und streuung bei Nennschlupf Die Temperaturabh ngigkeit der Widerst nde wird durch die Beziehungen Hut Ore All a 1 7 Veu 0 52 2 22 9 16 ad al 8 7 mit dem Temperaturkoeffizienten 3 9 10 K t ber cksichtigt Die Bezugstemperatur d betr gt 20 C 26 Aus den in den Katalogdaten enthaltenen Angaben ber das Anlaufmoment und den An laufstrom k nnen die Impedanzen im Stillstand durch ein numerisches N herungsverfahren bestim
2. Die energieoptimale Auslegung elektrischer Antriebssysteme Benutzerhandbuch Rights reserved Copyright 1996 by Informatik amp Energie AG SEMAFOR Informatik amp Energie AG Version 2 0 Copyright 1995 98 by SEMAFOR Informatik amp Energie AG Die in diesen Unterlagen enthaltenen Informationen sind Teil einer urheberrechtlich gesch tzten Software und k nnen ohne vorherige Ank ndigung ge ndert werden SEMAFOR bernimmt keine Haftung f r eventuell darin enthaltene Fehler Alle Rechte vorbehalten Ohne ausdr ckliche schriftliche Erlaubnis der SEMAFOR AG darf kein Teil dieser Unterlagen f r irgendwelche Zwecke vervielf ltigt oder bertragen werden OPAL ist eingetragenes Warenzeichen der SEMAFOR Informatik amp Energie AG Die ver wendeten Produktbezeichnungen sind in den meisten F llen eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Hersteller und unterliegen den gesetzlichen Bestimmungen Das Dokument wurde mit Hilfe von BIEX erstellt Vorwort Asynchronmotoren beanspruchen einen bedeutenden Anteil des elektrischen Energieverbrau ches Verschiedene Studien haben nun gezeigt dass viele Motoren gemessen an den Anfor derungen ihres Arbeitsprozesses berdimensioniert sind und deshalb mit zu geringem Wir kungsgrad und Leistungsfaktor betrieben werden Energieeinsparungen bei der Auslegung elektrischer Antriebssysteme sind jedoch auf grund der heutigen Energiepreise nur dann zu erzielen
3. A2 28 A20 A12 29 A13 30 Die W rmeleitwerte sind bel ftungs und damit drehzahlabh ngig Man erh lt deshalb je einen Wert f r die ein und f r die ausgeschaltete Maschine Liegen die entsprechenden Temperaturparameter nicht vor dann wird das in Abbildung 9 gezeigte Ein K rper W rmemodell verwendet dessen Gleichungssystem sich wie folgt schreiben l sst dvd an cul Paz Pre Py 81 Die L sung dieser Differentialgleichung lautet bei konstanten Verlusten 9 1 _ 32 Die Temperaturparameter der eingeschalteten Maschine lassen sich so aus der zul ssigen An laufzeit tanlkalt bestimmen Pvn h tanlkalt 2 anlkalt 34 log 1 Pvn Pva 29 Worin Nenn und Anlaufverlustleistung mar Grenztemperatur w rmeklasseabh ngig a h von der Aufstellungsh he abh ngiger Korrekturfaktor Bei eigenbel fteten Motoren ist die W rmeleitf higkeit drehzahlabh ngig Sie wird bei eigen bel fteten Motoren 2 N Nnenn 0 4 N Nnenn lt 0 2 Aln 4 0 5 n nnenn 07 0 6 lt n Nnnenn lt 0 2 35 N Nnenn gt 0 6 und bei fremdbel fteten Ao 0 35 n Nnenn 0 79 N Nnenn lt 0 6 A n 36 o N Nnenn gt 0 6 Wenn die zul ssige Anlaufzeit bei Nennspannung nicht gegeben ist wird ihr Wert mit 12 Sekunden angenommen Die Aufstellh he h wird mit dem Korrekturfaktor o
4. 1 4 Einschr nkungen Im wesentlichen liegen der Simulation die folgenden vereinfachenden Annahmen zugrunde e Motor und Arbeitsmaschine sind starr gekuppelt e S ttigungseffekte der Eisenverluste und des Magnetisierungsstromes sind vernachl ssigbar e die Spannung bei Netzbetrieb ist sinusf rmig symmetrisch und konstant e bei Umrichterbetrieb folgt die Spannung im Anlaufbereich proportional der Frequenz und bleibt im Feldschw chbereich konstant die Spannungsbildung basiert auf dem PWM Verfahren mit konstanter Taktfrequenz B 1 5 Systemanforderungen OPAL l uft auf IBM kompatiblen Rechnern mit einem Pentium Prozessor 16MB RAM emp fohlen 32MB und mindestens 5 MB Festplattenkapazit t unter Windows NT und Windows 95 F r die Anzeige der Online Hilfe wird zus tzlich ein geeigneter HTML Browser nicht im Lieferumfang enthalten ben tigt 2 Motorauswahl 2 1 Grunds tzliches zur Auslegung elektrischer Antriebe Ein elektrisches Antriebssystem umfasst im allgemeinen 5 den Motor zur Wandlung der elektrischen Energie in mechanische und umgekehrt die mechanische bertragung zwischen Motor und Arbeitsmaschine Kupplung Ge triebe Riemen zur Anpassung von Moment und Drehzahl e die Arbeitsmaschine zur Umsetzung der mechanischen Arbeit in einem Prozess Bewe gung Transport Verformung das Stell und Steuerglied zwischen speisendem Netz und Motor Schalter Umrichter Anlasser Dazu kommen oft noch
5. bauf Bauform nbauf Nebenbauform sich Sicherheit kuel K hlart baugr Baugr sse gew Gewicht bestell Bestellnummer preis Preis bem Bemerkungen zum Motor A 1 3 Leerlaufdaten 1 0 Statorwiderstand bei 20 C 10 Leerlaufstrom A pfe Eisenverluste kW pfric Reibungsverluste kW ALA Anlaufdaten tanlkalt tanlwarm tanljmax zulanlkalt zulanlwarm jmax maximale Anlaufzeit kalt s maximale Anlaufzeit warm s maximale Anlaufzeit s mit jmax Anzahl zul ssige Anl ufe kalt Anzahl zul ssige Anl ufe warm maximales Tr gheitsmoment kgm 22 1 5 cl c2 c3 10 12 13 20 23 30 A 1 6 rl 12 xls x2s xh k2u 1 7 firma kper pos str nr ort plz land tel fax W rmemodelldaten W rmekapazit t Ws K der Statorwicklung W rmekapazit t des Rotors W rmekapazit t des Statorjochs W rmeleitwert W K zw Statorwicklung und Umgebung W rmeleitwert zw Statorwicklung und Rotor W rmeleitwert zw Statorwicklung und Statorjoch W rmeleitwert zw Statorjoch und Umgebung W rmeleitwert zw Statorjoch und Rotor W rmeleitwert zw Rotor und Umgebung Elektrische Parameter Statorwiderstand Rotorwiderstand Streureaktanz des Stators Streureaktanz des Rotors 9 Hauptreaktanz Faktor f r Pulsationsverluste 5 Firmendaten Motorhersteller Kontaktperson Position der Kontaktperson Strasse Strassennummer Ort Postleitzahl Land Telefon
6. 250 500 750 1000 1250 1500 Drehra Abbildung 5 Drehmoment und Strom ei nes 4 poligen 30kW Motors In der Regel sind sowohl Motor wie auch Lastmoment drehzahlabh ngig Sie K nnen grafisch in Form von Kennlinien dargestellt werden Der jeweilige Arbeitspunkt ergibt sich dann aus dem Schnittpunkt der Motorkennlinie Abbildung mit einer der folgenden Lastkennlinien Beispiele f r einige Lastkennlinien M M M n n konstant linear exponentiell Auch im Beharrungszustand ist die Belastungsdauer von grosser Bedeutung Belastungen k nnen schwanken und oft sind auch Beschleunigungs und Bremsvorg nge zu ber cksichtigen Beispiel f r einen Beschleunigungsvorgang bei drehzahlunabh ngigem Lastmoment M N n N n2 7 nl tl t2 So kann sich ein Lastspiel mit der Spieldauer ts ergeben wie es die folgende Abbildung zeigt M N M3 M2 gt gt a a gt gt gt t0 2 3 0 tl gt ts Beispiele f r den Leistungsbedarf einiger Arbeitsprozesse e Drehmaschine 1 6 3 n n Wirkungsgrad der Zerspanung b Spanbreite Ps Schnittdruck Schnittgeschwindigkeit Bsp b 12mm v 50mm min ps 1000 N mm n 0 8 Pw 1 0 8 12 1000 50N min 12 5kW e Bohrmaschine e D I pen 4 4n n Wirkungsgrad der Zerspanung D Bohrdurchmesser Ps Schnittdruck n Bohrerdrehzahl 80
7. Inhaltsverzeichnis L bersicht 105 5 stemanforderungen sea r a 0 0 e 2 4 ngabe der Projektdaten e E E E EC ee deefe GE EE GEET 2 6 Projektdaten be Netzantrieb A P U rojektdaten bei Umr chterantrieb 4 Berechnunssergebnissel e A H H a Berechnungsablaui B I Vorauswahl be Netzantr ebi DD W rmemodelle Wirtschaftlichkeitsberechnung 24 24 25 25 27 27 27 27 28 30 1 bersicht Bei der Auslegung elektrischer Antriebssysteme m ssen unterschiedliche sich oft gegensei tig beeinflussende Anforderungen an Betriebskosten Leistungsf higkeit und Zuverl ssigkeit ber cksichtigt werden Hinzu kommt dass der Motor als zentrale Komponente eines solchen Systems selbst vielf ltigen Einfl ssen ausgesetzt ist e Umgebung K hltemperatur Aufstellh he Feuchtigkeit e Speisung Spannungs Frequenz Kennlinie Oberschwingungen e Last Lastspiel Tr gheitsmoment Moment Drehzahl Charakteristik Speisung N Last gt d Umgebung Se Kees Motorparameter Abbildung 1 Einflussfaktoren in einem Antriebssystem Ohne geeignete Werkzeuge ist die Konfiguration eines Antriebssystems offens
8. Opel version Opal vermos 20 Seng Bank FIEsOretm oom V S I LEE R tgeten kin dt Ss Neuspon H Ser CES nn epuer m Type regne KZ E wer rekt Karen mement Nm Se O Ze Dim ex eme de Sep Dim igar Rotor ke 02 Steimaktz es Dim ez Dim Lastspiei Ergebnisse WEE ren pode 1036 za Gesam veriste vun sn Smor verise vun Est esch Bun Gs Robr verhis item el weng G er Wees veriste bg ern Aebugueriise Dog Re gegmungsgenzuigke ee Abbildung 14 Berechnungsprotokoll 18 3 Datenverwaltung Unter der Datenverwaltung versteht man im allgemeinen das Erfassen Suchen Anzeigen und Andern von Daten Die Motordaten sind in einer Datenbank bestehend aus 4 Dateien die sich im Arbeitsver zeichnis OPAL befinden siehe auch Kap A I enthalten Legen Sie eine Sicherungskopie dieser Dateien an bevor Sie nderungen am Datenbestand durchf hren Im folgenden ist vorausgesetzt dass die Motorendatenbank ge ffnet ist 3 1 Firmendaten erfassen und ndern Firmendatentabelle Dialog Datensatz modifizieren Navigieren BEAk 15717 Firmendaten Firma Informatik amp Energie Kontaktperson Herr Dr R Tanner Position Strasse Sperrstrasse
9. Vorschub je Umdrehung Bsp D 10mm ps 1500N mm n 740U min sy 0 16mm n 0 75 Pw 3 14 4 0 75 100 1500 740 0 16 Nmm min 309 8 e Gebl se 1 Pw 5 n Wirkungsgrad des Ventilators Q F rderstrom Gesamtdruck Bsp Q 0 4 150 N m Pw 6 1 0 4 150Nm s 2 25kW 2 2 Vorgehen Nach dem Aufstarten von Opal erscheint das in Abbildung H dargestellte Hauptfenster Es Version 2 0 en 1001 28 R4C Landert Motoren 100 12 Emod Motoren 1001 12 Emod Motoren 10002 Emod Motoren 10014 Emod Motoren 100L 4a Emod Motoren 10015 Emod Motoren 10008 Emod Motoren Emod Motoren Abbildung 6 Hauptfenster ist vertikal in zwei Bereiche geteilt Der linke Bereich enth lt die Liste der in der Datenbank enthaltenen Motoren mit den Katalogdaten w hrend im rechten Bereich die Projektdaten und die Liste der berechneten Motoren die jetzt noch leer ist dargestellt sind Die Auswahl der geeigneten Motoren ist abh ngig von 1 der gew hlten Motorendatenbank und 2 den vorgegebenen Projektdaten Die Berechnung wird erst ausgef hrt wenn sowohl die Motorendatenbank ge ffnet wie auch die Projektdaten eingegeben sind Nach erfolgter Berechnung k nnen Sie sooft Sie wollen die Projektdaten ndern und erneut eine Berechnung durchf hren 2 3 ffnen der Motorendatenbank In der Motorendatenbank abgelegt sind die Katalogdaten von Motoren der wichti
10. wenn den Projektierenden einfach anwendbare Hilfsmittel angeboten werden die sie bei der Dimensionierung der Anlagen und der Auswahl geeigneter Motoren unterst tzen 7 Genau dies war der Anlass zur Entwicklung von OPAL In Zusammenarbeit mit Hoch schulen Eidgen ssische Technische Hochschulen Z rich und Lausanne Fachhochschule bei der Basel und namhaften Schweizer Firmen hat SEMAFOR ein Softwarepaket erstellt in dem nicht nur die neuesten Erkenntnisse zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Effizienzsteigerung bei Antrieben mit Normmotoren sondern auch wirtschaftliche Kriterien ber cksichtigt sind Leichte Bedienbarkeit hohe Zuverl ssigkeit Funktionalit t und Leistungsf higkeit sind wesentliche Ziele von OPAL Um diese Ziele zu erreichen wurde das Programm wie auch die vorliegende Dokumentation mit grosser Sorgfalt erstellt und berpr ft Trotzdem k nnen Fehler und m glicherweise gewisse Unzul nglichkeiten nicht ganz ausgeschlossen werden Wir sind deshalb auf Ihre Verbesserungsvorschl ge und Kritik angewiesen Senden Sie diese per E Mail Fax oder Brief an untenstehende Adresse Aber auch Fragen oder Bemerkungen sind uns willkommen Wir werden uns bem hen sie so rasch als m glich zu beantworten Und noch eine Bitte Lesen Sie dieses Handbuch und die Lizenzbestimmungen sorgf ltig durch bevor Sie mit dem Programm zu arbeiten beginnen Sie k nnen uns und sich selbst viel unn tige Arbeit und rger ersparen Das H
11. Komponenten zu Regelungs Schutz und Steuerungszwecken die hier aber nicht weiter betrachtet werden Vom Motor wird in der Regel gefordert dass prozess i Ka x 7 1 111 Motor Getriebe Arbeitsmaschine Abbildung 3 Antriebssystem 1 der Anlauf vom Stillstand bis zur Nenndrehzahl innerhalb einer bestimmten Zeit erfolgt 2 das ben tigte Drehmoment bei vorgegebener Drehzahl stets geliefert werden kann das heisst die Erw rmung des Motors im zul ssigen Bereich bleibt Abbildung H zeigt f r einen 30KkW Motor den Verlauf des Wirkungsgrades in Funktion der Wellenleistung Man erkennt deutlich dass etwa unterhalb eines Drittels der Nennleistung der Wirkungsgrad stark abnimmt Der Energieverbrauch dieses Motors ist in diesem Leistungs bereich zu gross man w hlt in diesem Fall besser einen Motor mit kleinerer Nennleistung Die Bewegungsgleichung bei starr gekoppelten Massen mit dem Getriebewirkungsgrad und dem bersetzungverh ltnis lautet and 2 Ja a Bei gleichf rmiger Bewegung Beschleunigung ist null muss gelten M M Mzi i 2 1 9 L 1 7 L 1 5 1 4 1 3 L LI 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 14 1 6 18 2 2 Abbildung 4 Wirkungsgrad in Funkti on der Wellenleistung bei einem 30kW Motor Moment und Strom
12. LOHER C Spannung GEC ALSTHOM Ge I Strom A I IT Drehzahl tmin LJ Abbildung 7 Vorauswahl von Motoren der Liste der Hersteller diejenigen ausw hlen mit denen die Auswahl durchgef hrt werden soll Dazu aktivieren Sie das Feld Hersteller Interessieren Sie sich nur f r Motoren mit 400V Nennspannung dann aktivieren Sie das Feld Spannung V und geben 400 f r den Minimal und Maximalwert in den Eingabe feldern der Spannung ein Mit der Eingabe von 100 f r den Minimalwert der Nennleistung selektieren Sie Motoren mit mehr als 100 kW Nennleistung Ein Klicken auf die Schaltfl che OK generiert die gew nschte Vorauswahlliste Durch Klicken auf eine Zeile dieser Liste werden die zugeh rigen Katalogdaten angezeigt Wenn Sie die aktivierten Felder deaktivieren und anschliessend die Schaltfl che OK anklicken werden wieder alle in der Datenbank enthaltenen Motoren f r die Vorauswahl ber cksichtigt 2 4 Eingabe der Projektdaten Vor der Eingabe der Projektdaten m ssen Sie entscheiden ob der Motor direkt am Netz be trieben wird oder ob ein Frequenzumrichter verwendet werden soll Diese Auswahl treffen Sie durch die Selektion eines der beiden Felder Netzantrieb oder Umrichterantrieb Nach dem Klicken auf die Schaltfl che Projekt ffnen erscheint das Dialogfenster zur Auswahl der Projektdatei Geben Sie einen neuen Namen ein wenn Sie
13. Werte werden sie durch Sch tzungen gem ss Tabelle von OPAL erg nzt 5 Mechanisches Modell Die Bewegungsgleichung bei starr gekoppelten Massen lautet dQ d Mu 9 5 Mr t 5 jrot j frot 1 24 27 Statorstrom in A 1 4 pnenn 0T 0 8143 ilnenn Statorwiderstand bei A Schaltung in Q sn ulnenn ilnenn Leerlaufverlustleistung pnenn 1 7 1 sn 1 sn Eisenverlustleistung Prey Reibungsverlustleistung 2 Tabelle 3 Sch tzung der Leerlaufdaten Staenderwicklung Laeufer N 1 Aus Pcu2 4 Abbildung 18 Drei K rper W rmemodell Das Lastmoment ist durch das Lastspielintervall sowie durch die Lastcharakteristik definiert mi t konstant Mt s mi t Ee linear 25 15 exponentiell Wenn der Intervallparameter interv 2 betr gt vereinfacht sich die Bewegungsgleichung zur station ren Gleichung 9 8 M t s 0 26 Bo W rmemodelle Das in Abbildung 3 dargestellte W rmequellennetz liefert bei korrekt bestimmten Parame tern Temperaturverl ufe die sehr hohen Genauigkeitsanforderungen gen gen 5 Das ent 28 A n Abbildung 19 Ein K rper W rmemodell sprechende Differentialgleichungssystem lautet Ai Aus A 3 v Pan 9 A12 E Peuz 27 d vu Pre A13 Worin
14. catalogue data and values of no load current and stator resistance 5 Reichert K Neubauer R Reiche H amp Berg F Elektrische Antriebe energie optimal auslegen und betreiben Eidg Druck und Materialzentrale 1993 6 Bundesamt f r Konjunkturfragen Hg Strom rationell nutzen Umfassendes Grundla genwissen und praktischer Leitfaden zur rationellen Verwendung von Elektrizit t Ver lag der Fachvereine Z rich 1992 7 Neyer A amp Seidinger W Grundlagen f r Forschungs und Entwicklungsschwerpunkte bei elektrischen Antrieben Schlussbericht Bundesamt f r Energiewirtschaft 1992 8 Jenni W est Steuerverfahren f r selbstgef hrte Stromrichter vdf Hochschulverlag 1995 31
15. ein neues Projekt definieren wollen oder w hlen Sie ein schon erstelltes in der Liste aus und ffnen die Datei Die Art des Antriebes wird durch die Endung des Dateinamens unterschieden Endungen mit dla bezeichnen Netzantriebe Endungen mit 10 bezeichnen Umrichterantriebe Die Projektdaten umfassen e die Charakteristik der Last Arbeitsmaschine Tr gheitsmoment Lastkennlinie Nenn drehzahl und moment e die Umgebungsbedingungen Netzspannung frequenz Temperatur Aufstellh he etc e die Betriebsart Drehmoment Zeit Verlauf resp Drehzahl Zeit das sogenannte Last spiel 2 4 1 Netzantriebe Bei Netzantrieben werden die folgenden IEC Normbetriebsarten Tabelle P von OPAL un terst tzt S1 Dauerbetrieb Ein Betrieb mit konstanter Belastung dessen Dauer ausreicht den thermi schen Beharrungszustand zu erreichen S2 Kurzzeitbetrieb Ein Betrieb mit konstanter Belastung dessen Dauer nicht ausreicht den thermischen Beharrungszustand zu erreichen und nachfolgender Pause von solcher Dauer dass die wieder abgesunkenen Maschinentemperaturen nur noch weniger als 2K von der Temperatur des K hlmittels abweichen S3 Aussetzbetrieb Ein Betrieb der sich aus einer Folge gleichartiger Spiele zusammensetzt von denen jedes eine Zeit mit konstanter Belastung und eine Pause umfasst wobei der Anlaufvorgang die Erw rmung nicht wesentlich beeinflusst 54 Aussetzbetrieb mit Anlaufvorgang Ein Betrieb der sich aus einer Folge
16. 104 Or Basel PLZ 4057 Land Schweiz Telefon 41 690 98 58 Telefax 41 690 98 80 email tanner semafor ch dir Abbildung 15 Firmendatendialog Aktivieren Sie das Menu Motordatenbank Firmendatenbank Es erscheint das Dialogfenster mit den Firmendaten Abb 5 Suchen Sie mittels den Schaltfl chen Vorw rts und R ckw rts den zu bearbeitenden Datensatz Mit ndern starten Sie den Editiermodus Wenn Sie eine neue Firma eintragen wollen klicken Sie auf die Schalt fl che Neu Speichern Sie die Daten nach erfolgter Eingabe ab indem Sie auf die Schalt fl che Speichern klicken Mit dem Menuknopf R ckg ngig k nnen Sie die nderungen aber auch wieder r ckg ngig machen L schen k nnen Sie einen Datensatz nur falls keine Motoren dieses Herstellers in der Datenbank vorhanden sind Nach Abschluss der Eingaben m ssen Sie das Dialogfenster schliessen 19 3 2 Motoren erfassen Klicken Sie im Hauptfenster auf die Schaltfl che Neu Es erscheint ein Dialogfenster mit der Frage ob Sie die Daten des aktuellen Motors kopieren oder ob Sie sie vollst ndig neu eingeben wollen Dr cken Sie auf die entsprechende Schaltf che und geben Sie die Werte des neuen Motors ein Bevor Sie den neu erfassten Motor abspeichern sollten Sie darauf achten dass e bis auf die W rmeklasse alle Daten der Eingabemaske Katalogdaten vorhanden sind e ein Motor mit identis
17. ache seines Kauf preises betragen Eine Verbesserung des Wirkungsgrades um 1 w rde in diesem Beispiel eine Investiti on von 1 935 53 wirtschaftlich rechtfertigen oder bei gleicher Investitionssumme die Jahreskosten um 154 reduzieren 2 8 Erstellen des Berechnungsprotokolls W hlen Sie aus der Liste der berechneten Motoren den Sie interessierenden Motor aus indem Sie die entsprechende Zeile mit Dr cken der linken Maustaste markieren Klicken Sie ansch liessend auf den Menupunkt Berechnung Ergebnis Druckervorschau oder Ctrl P Das Berechnungsprotokoll wird nun aufbereitet und am Bildschirm angezeigt Ab bildung 4 Dabei wird ein neuer Menupunkt Druckvorschau erzeugt mit welchem alle hier m glichen Aktionen zug nglich gemacht werden Sie sind ebenfalls auf der Toolbar verf gbar 16 Wirtschaftlichkeitsberechnung Rahmenbedingungen Abbildung 13 Berechnung der Wirtschaftlichkeit Mit den Schaltfl chen N chste Seite und Vorherige Seite k nnen Sie im Doku ment bl ttern und mit Drucken oder Drucken aktueller Seite das ganze Dokument ausdrucken respektive die gerade angezeigte Seite Mit Zwischenablage wird das Dokument auf das Clipboard kopiert N chster Motor und Vorheriger Motor erlauben das Navigieren durch die Liste der berechneten Motoren Verlassen Sie die Druckvorschau mit Schliessen oder der Taste Ese 17
18. andbuch ist wie folgt gegliedert Kapitel 1 beschreibt in einer bersicht den Programmablauf und die Eigenschaften und Ein schr nkungen von OPAL In Kapitel 2 wird nach einer kurzen Einf hrung detailliert auf die Motorauswahl selbst ein gegangen Kapitel 3 behandelt die Aspekte der Datenverwaltung wie Erfassen und Modifizieren von Motor und Herstellerdaten Das implementierte Datenmodell und die Berechnungsmodelle finden sie in Anhang A und B beschrieben Die Autoren danken allen am Projekt beteiligten Firmen und namentlich den Herren e Spycher von ABB Normelec AG Z rich e M Thalmann von Fuji Electric AG Steinach e Prof A Rufer und Dr F Moghaddam Butzberger vom Institut f r Leistungselektronik ETH Lausanne e Dr R Neubauer vom Institut f r Elektrische Maschinen ETH Z rich e Dr R Gutzwiller und B Hanselmann von der Fachhochschule beider Basel e R Br niger von R Br niger AG Ottenbach iii f r ihren Einsatz und ihre konstruktive Mitarbeit Ebenso gilt unser Dank den Herren Michael Fuchs und Gregor Leonhardt die einige Unsch nheiten an der Prototypversion aufdecken konnten Wir danken ganz besonders auch dem Schweizerischen Bundesamt f r Energie BFE f r ihre finanzielle Unterst tzung Basel August 1998 G nther Amsler Hansj rg Riesen Dr Ronald Tanner SEMAFOR Informatik amp Energie AG Spertstrasse 104 CH 4057 Basel Fax 41 61 690 9880 E Mail support opal semafor ch
19. atorTemperature Maximale Statorwicklungstemperatur startingCurrent Anlauf oder Maximalstrom Berechnungsablauf B 1 Vorauswahl bei Netzantrieb Zur Vorauswahl bei Netzantrieb wird die Datenbank nach Motoren durchsucht auf die die folgenden Kriterien zutreffen e Polzahl 2 60 Frequenz Drehzahl 0 8 Netzspannung lt Nennspannung lt 1 2 Netzspannung e 1 2 max Lastmoment lt Nennmoment lt 2 max Lastmoment Die Polzahl wird dabei aus der Nenndrehzahl des Lastspiels bestimmt 24 R Lis L S R s s Abbildung 17 T Ersatzschaltbild Polzahl 60 Frequenz Nenndrehzahl 2 0 1 4 1 2 6 8 E SE 10 4 5 12 3 B 2 Vorauswahl bei Umrichterantrieb Bei Umrichterantrieben werden die Motoren gem ss folgender Vorschrift vorselektiert Nennleistung 0 8 Pamar lt Pn lt 9Pamaz Polpaarzahl gt 27 Mmaz ftyp 1 Elektrisches Modell Es werden f r die Berechnungen die folgenden vereinfachenden Annahmen getroffen e Die Netzspannung ist Konstant symmetrisch und sinusf rmig e Die Statorimpedanzen sind konstant und symmetrisch und nur der Wicklungswiderstand ist von der Temperatur abh ngig 25 Die Spannungsgleichungen f r das T Ersatzschaltbild Abbildung lauten U 21 9 i Xio L jwt 10 R o POA 1 jart Hr An y eh I 12 1 L L 12 Das Drehmoment an der Welle berechnet sich aus der Leistungbilanz
20. ber cksichtigt 1 h lt 1 alh an 37 10 06 h 1000 1 h gt 1000 BI Wirtschaftlichkeitsberechnung Die Wirtschaftlichkeitsberechnung erfolgt nach der Annuit tenmethode 6 Die durchschnitt lichen Jahreskosten K einer Investition J mit den j hrlichen Betriebskosten A betragen K a I d A 38 ee 39 1 1 63 1 1 Geiben 40 ETA SH ir 41 Worin 1 Kalkulationszinssatz Teuerungsrate n Nutzungsdauer in Jahren bedeuten Die j hrlichen Betriebskosten setzen sich aus den Wartungs und Unterhaltsko sten U sowie den Energiekosten E tg Pm ep zusammen A U tpg Pn ep 42 mit der j hrlichen mittleren Betriebsdauer tg der mittleren Leistung Pm und dem Energie preis ep Oft interessiert die Frage welche Mehrinvestition bei einer bestimmten Energieeinsparung wirtschaftlich gerechtfertigt ist das heisst AK a Al d AA lt O 43 Man erh lt f r die zul ssige Mehrinvestition bei gleichen Zinss tzen und Unterhaltskosten dt Aa 2 2i 44 a 30 Literatur 1 Germar M ller Grundlagen elektrischer Maschinen VCH 1994 2 W N rnberg Die Pr fung elektrischer Maschinen Springer Berlin 1987 3 Meyer Elektrische Antriebstechnik 1 Asynchronmaschinen im Netzbetrieb und drehzahlgeregelte Schleifringl ufermaschinen Springer Berlin 1985 4 Lech Grzesiak Konrad Reichert Equivalent circuit determination of an AC machine based on
21. chen Eingaben f r Hersteller Motortyp Nennleistung und Nenn drehzahl nicht akzeptiert wird Speichern Sie den Motor ab indem Sie auf die Schaltfl che Speichern klicken Mit der Schaltfl che R ckg ngig wird der Vorgang abgebrochen 3 3 Motoren suchen Aktivieren Sie den Griff Datenfilter und geben Sie Ihre Suchkriterien ein Beispiele f r Suchkriterien Parameter Min Max Auswahl Polzahl 2 2 alle zweipoligen Motoren Leistung 8 10 alle Motoren zwischen 8 und 10 kW Leistung 8 alle Motoren mit mehr als 8 kW Leistung 10 alle Motoren mit weniger als 10kW Dr cken Sie auf die Schaltfl che OK Die Liste mit den selektierten Motoren wird an gezeigt W hlen Sie einen Motor mit einem Mausklick auf die entsprechende Zeile aus Die Daten des selektierten Motors werden angezeigt 3 4 Motordaten ndern und l schen Suchen Sie den Datensatz des zu ndernden Motors und aktivieren sie die Schaltfl che ndern Geben Sie nun die Werte ein Sie speichern den Motor ab indem Sie auf die Schaltfl che Speichern klicken oder stellen den alten Zustand mit R ckg ngig wieder her Die Schaltfl che L schen entfernt den aktuellen Datensatz aus der Datenbank 20 Firma ist Hersteller Elektr Parameter e Waermemodell Katalogdaten Parameter ZZ Anlauf nlaufdaten BIS GERNE NER a Motor Leerlaufdaten Fan K kti onstruktionsda
22. em Klicken auf den Menuschalter Berechnung Starten oder die Schaltfl che Berechnen oder Ctrl A wird die Berechnung gestartet vorausgesetzt die Projektda ten sind eingegeben Zun chst erscheint das Berechnungsdialogfenster Abbildung II mit einem Vorschlag zur Vorauswahl der Motoren Sie k nnen diese nach Belieben erweitern oder einschr nken Anschliessend aktivieren Sie die Schaltfl che Start W hrend der Ausf hrung der Simulation wird laufend angezeigt wieviele Motoren bereits berechnet sind und mit welchem Motor die Berechnung gerade durchgef hrt wird Berechnung der Motoren Abbildung 11 Berechnungsdialogfenster 14 Wichtig berpr fen Sie bitte immer die folgenden Punkte Die maximale Temperatur darf 125 C bei Wicklungen der W rmeklasse B nicht berschreiten Bei der W rmeklasse F betr gt die zul ssige Temperatur 155 C und bei H 180 C Ist die Dauer des Lastspiels lang genug dass der thermische Beharrungszustand erreicht wird Werden die eingegebenen Umgebungstemperaturen nie berschritten Bei Aufstellh hen von mehr als 1000 m M m ssen infolge geringeren Luftdruckes u U Motoren mit gr sserer Nennleistung gew hlt werden berpr fen Sie bei Netzbetrieb stets die Anlaufzeit und die Tr gheitsmomente von Mo tor und Last Erreicht der Motor die verlangte Drehzahl Die Anlaufzeit wird unter der Annahme berechnet dass die Netzspannung ko
23. er 10 min relativer Einschaltdauer 50 und Anzahl Wiederholungen 2 Berechnung des Moments 20 000 Meca N eo 131Nm 6 Resultierendes Lastspiel Nr Moment Dauer Intervallparameter 1 131 5 2 2 0 5 3 3 131 5 2 4 0 5 3 Beispiel 2 Gesucht wird der Antrieb einer Kreiss ge mit 10kW Leistung bei 6000 1 min Tr gheitsmoment der S ge 0 16 kgm relative Einschaltdauer 25 Spieldauer 2 min Be triebsart S6 Wiederholungen 2 Berechnung des Moments bei 3000 1 min P 10 000 60 31 65 N 7 am paaa 0 Berechnung des Lasttr gheitsmoments bei 3000 1 min J n nmet 0 16 6000 3000 0 64kgm 8 Resultierendes Lastspiel Nr Moment Dauer Intervallparameter 1 32 0 5 0 2 0 1 5 1 3 32 0 5 0 4 0 1 5 1 12 2 4 2 Umrichterantriebe Bei Umrichterantrieben werden Frequenz und Spannung der Statorwicklung von einer vorgeschalteten Speiseeinheit dem Frequenzumrichter jeweils so angepasst dass sich bei gegebenem Lastmoment die geforderte Je Drehzahl einstellt Dabei wird die Spannung bis zu einem Maximalwert der Frequenz proportio nal nachgef hrt sodass der Wicklungsfluss im Motor konstant bleibt Man nennt diesen Be reich auch Anlaufbereich f Die Frequenz bei welcher die Spannung ih ren Maximalwert erreicht heisst Typenfrequenz Abbildung 9 Umrichtercharakteristik Steigt die Frequenz ber die Typenfrequenz wird die Spannung konstant gehalten der Fluss ni
24. fisch analysiert und ausgewertet werden Dar berhinaus k nnen auch Kosten und Amor tisationsvergleiche durchgef hrt werden J Lastcharakteristik Drehzahlverlauf n M n t Lastspiel Katalogdaten Motorkatalog Taktfrequenz Taktverfahren Spannungs Spektrum Parameter Bestimmung Simulation Report Temperaturen Moment Drehzahl JL Verluste Berechnung des Betriebsverhaltens Simulation Abbildung 2 Berechnungsablauf Die Berechnungsgenauigkeit h ngt dabei wesentlich von den verf gbaren Motorendaten ab OPAL unterscheidet deshalb die folgenden Genauigkeitskategorien Datengruppen Kategorie Katalog Leerlauf W rmemodell Anlauf El Modell A x x x o x B x x x o D x x D x x o E x x x x G x x Daten sind verf gbar nicht verf gbar o optional Liegen beispielsweise f r einen Motor nur die Katalogdaten vor ist vor allem bei den berech neten Temperaturwerten aber auch den Verlusten mit gewissen Abweichungen zu rechnen Um h chsten Anspr chen zu gen gen m ssen nebst den Katalogdaten auch die Parameter des elektrischen und thermischen Modells bekannt sein SEMAFOR wird die Datenbank lau fend nachf hren und erweitern und sich bei den Herstellern daf r einsetzen dass diese mehr und genauere Daten ber ihre Motoren bekanntgeben
25. gleichartiger Spiele zusammensetzt von denen jedes eine merkliche Anlaufzeit eine Zeit mit kon stanter Belastung und eine Pause umfasst 10 Netzantrieb Umrichterantrieb Netz Klemmenspannung Klemmenfrequenz Hz 50 D Last Bezugsdrehzahl 1 min Tr gheitsmoment kg m2 Pe Reibungsverluste W Normbetriebsart H Last Charakteristik Konstant Projektfile Lastsp_6 dla Lastmoment Dauer 2 44 120 3 68 Zeiteinheit Minuten D Motor Aufstellh he N N m Motortemperatur Grad C K hltemperatur Grad Anlauf Stern Dreieck 120 Ja CH Abbildung 8 Projektdateneingabe f r Netzantrieb Angabe 51 52 53 54 56 Lastmoment x x x x x Betriebszeit x Spieldauer x x relative Einschaltdauer x x x x Schaltungen Stunde Wiederholungen x x x Intervallparameter 2 23 23 03 22 Tabelle 2 Von OPAL unterst tzte Normbetriebsarten gem ss IEC 34 1 S6 Ununterbrochener periodischer Betrieb mit Aussetzbelastung Ein Betrieb der sich aus einer Folge gleichartiger Spiele zusammensetzt von denen jedes eine Zeit mit konstan ter Belastung und eine Leerlaufzeit umfasst Es tritt keine Pause auf Mit dem Intervallparameter wird festgelegt ob e der Anlauf resp Auslauf mitberechnet werden soll e die Spannung w hrend des Intervalls ein oder ausgeschaltet ist Die m glichen Kombinationen zeigt folgende Tabelle I
26. gsten Her steller mit den eventuell von SEMAFOR von Ihnen oder von Dritten stammenden Erg nzungen Beim Aufstarten von Opal wird automatisch die Standard Datenbank ge ffnet Wollen Sie die Datenbank wechseln dann gehen Sie wie folgt vor 1 Aktivieren Sie das Menu Motordatenbank Es erscheint das Dia logfenster zur Auswahl der Motorendatenbank 2 W hlen und ffnen Sie die der Datenbank entsprechende Datei zum Beispielmotors dma Sie erhalten in der Liste alle Motoren angezeigt Das linke obere Feld enth lt die Katalogdaten des selektierten Motors in dieser Liste Die weiteren Daten zu diesem Motor k nnen Sie sich anzeigen lassen wenn Sie mit dem Mauszeiger auf den Griff Konstruktionsdaten klicken Mit den Menubefehlen Motordatenbank Neue Datenbank und Motordatenbank Speichern unter k nnen Sie eine neue Datenbank generieren respektive die aktuelle unter einem andern Namen abspeichern Wenn Sie die Berechnung nur mit bestimmten Motoren durchf hren wollen k nnen Sie nun die Vorauswahl einschr nken indem Sie auf den Griff Datenfilter Klicken Abbildung M Hier k nnen Sie die Begrenzungsbedingungen eingeben Zum Beispiel k nnen Sie aus Katalogdaten Konstruktionsdaten Datenfilter Motor DB motors dma Motordatenbank Filter Hersteller Minimum Maximum Motors a Polzahl bs Gd T Leistung kW e Frequenz Hz S FLENDER ATB
27. ichtlich mit er heblichem Aufwand verbunden In der Praxis zeigt sich deshalb immer wieder dass Op timierungsverfahren kaum je angewandt werden Dabei k nnten allein schon konomische berlegungen Gr nde genug daf r liefern sind doch zum Beispiel die Betriebskosten mass geblich durch den Energieverbrauch bestimmt Entsprechende Einsparungen sind haupts chlich durch folgende Massnahmen zu erzielen 1 Bessere Wirkungsgrade der Komponenten 2 Bessere Anpassung an die Anforderungen des Prozesses 3 Bessere Betriebsf hrung durch Steuerung und Regelung Mit OPAL k nnen elektrische Antriebssysteme energieoptimal und hersteller bergreifend gem ss den Punkten 1 und 2 ausgelegt werden durch e die Auswahl geeigneter Motoren verschiedenster Hersteller aus einer Datenbank e die Simulation des Antriebssystems mit den ausgew hlten Motoren und die Bestim mung des mechanischen elektrischen und thermischen Verhaltens e die Bewertung und Darstellung der Simulationsergebnisse Hersteller Katalog Anzahl Motoren ABB Normelec BA M2BA DE 94 11 152 AEG M2d 1994 92 BROOK Hansen 42 Carpanelli Ed 93 59 Emod 821 90 176 ELIN MA 01 13 TB 6 93 154 FIMET 9107 E EDIT 12 94 138 Flender ATB Loher Liste AN 18 223 GEC Alsthom 1 217 CEB 6 90 113 Koncar KT 20 02 1992 50 Landert Motoren M 275 1 6 91 90 Leroy Somer 1153 E32 b 9 92 88 Siemens M11 1994 95 134 VEM K11R K10R 07 91 66 WEG 267 Tabelle 1 Inhalt der Motorendatenban
28. k 1 1 Eigenschaften OPAL ist ein effizientes Werkzeug f r Antriebstechniker und technikerinnen die bereits ber Kenntnisse und Erfahrung in der Projektierung von elektrischen Antrieben verf gen Die hier zu notwendigen Grundlagen werden in diesem Handbuch nicht vermittelt Der interessierte Leser die interessierte Leserin sei in diesem Zusammenhang auf die RAVEL Kurse und die entsprechende Literatur verwiesen Der Anwender die Anwenderin ist mit OPAL in der Lage f r ein bestimmtes Antriebspro blem schnell eine Liste geeigneter Motoren zu erhalten und die Motoren hinsichtlich verschie dener Kennzahlen Verluste Anlaufzeit Anlaufstrom etc einfach miteinander zu verglei chen Keinesfalls jedoch will OPAL die Motorenkataloge der Hersteller ersetzen sondern sie vielmehr erg nzen In den Herstellerkatalogen sind sehr oft zus tzliche Angaben und wichtige Hinweise zu den Motoren enthalten 1 2 Struktur OPAL besteht aus einem Berechnungsmodul und einer Datenbank mit den Katalogdaten von derzeit 1820 Motoren der wichtigsten europ ischen Hersteller Tabelle I 1 3 Ablauf OPAL w hlt anhand vorgegebener projektspezifischer Anforderungen die am besten geeig neten Motoren aus und stellt sie nach Verlusten geordnet in einer Liste dar Siehe Abbildung Dazu berechnet das Programm nach einer groben Vorauswahl das elektrische mechani sche und thermische Verhalten eines jeden Motors Die Ergebnisse k nnen anschliessend gra
29. lektieren Sie einen Motor in der Liste der berechneten Motoren und klicken Sie auf die Schaltfl che Wirtschaftlichkeitsdialog oder Ctrl E Es erscheint ein Dialogfenster Abbildung mit der mittleren Leistung des gew hlten Motors Sobald sie alle Wirtschaft lichkeitsparameter eingegeben haben werden die Jahreskosten berechnet und angezeigt Beispiel eines 11 kW Motors 15 Ergebnisdiagramme vom Projekt Ee Drebrmoment Statorstrom 14 PS Maar Drehmoment Nm Statorstrom A 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Zeit Sek Temperatur der Statorwindungen QU100L4BT 110 d QU 100 L6 i 20132 4 Bi Drehzahl 1 min Temperatur Grad 200 Er EN 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Zeit Sek Zeit Min Abbildung 12 Diagrammfenster mittlere elektrische Leistung n 0 89 12 19 kW j hrliche Betriebsdauer 5000 h Energiepreis 0 2 CHF kWh Nutzungsdauer 6 Jahre Teuerungsrate 3 Kalkulationszinssatz 7 Investition 1 200 Wartung und Unterhalt 100 Die j hrlichen Kosten betragen 13 768 dazu tragen allein die Energiekosten 12 000 bei Der Motor verursacht demnach Kosten die j hrlich mehr als das Zehnf
30. mmt demzufolge proportional ab Dieser Be reich wird deshalb Feldschw chbereich genannt Bei den meisten Umrichtern kann diese in Abbildung 0 dargestellte Charakteristik in bestimmten Grenzen eingestellt werden Typ Netzantrieb Umrichterantrieb Projektfile Lastsp_a dib Umrichter Umrichterspannung m Typenfrequenz Hz Umrichterwirkungsgrad Taktfrequenz Hz 1000 Be Me E 800 1200 Last 1 2 23 4 Bezugsdrehzahl 1 min S 1200 6 EA Ee m 400 4200 eog 1200 Bezugsdrehmoment Nm 1200 1200 Last Charakteristik Konstant Zeiteinheit Sekunden Motor Aufstellh he N N m 10 Motortemperatur Grad C 11 K hltemperatur Grad C 12 Bel ftungsart eigen fremd 13 Schaltat C Stem Dreieck 14 Abbildung 10 Projektdateneingabe bei Umrichterantrieb Alle relevanten Projektdaten zu Umrichter Last und Motorumfeld sowie das Lastspiel werden in der Eigabemaske Abbildung eingegeben Das von der Last geforderte Drehmoment wird aus dem von Drehzahl n und Dauer t gebildeten Lastspiel dem bei der Bezugsdrehzahl entstehenden Bezugsmoment Mo e sowie der Lastcharakteristik konstant linear exponentiell 13 f r jedes Lastspielintervall nach der folgenden Vorschrift berechnet M konstant M i n 4 Ma min linear 9 M n n exponentiell 2 5 Berechnungen durchf hren Mit d
31. mt werden B 3 1 Berechnung der Str me bei Umrichterantrieb Ausgehend von 2r p ni 60 und U1 Ntyp con Wird die Frequenz schrittweise erh ht und damit deren numerische L sung bei gegebener Drehzahl und Moment bestimmt Bei h heren Frequenzen wird die Spannung konstant gehalten der Fluss nimmt also mit wachsender Frequenz proportional ab Dieser Betriebsbereich wird Feldschw chbereich ge nannt Die Berechnung der Str me erfolgt in diesem Fall mit eingepr gter Spannung Aus dem Frequenzspektrum der Spannung des idealen PWM Umrichters k nnen die Am plituden der Oberharmonischen der Str me mit U I 18 u R Ro berechnet werden B 3 2 Verlustleistungen Die Verlustleistungen werden mit Hilfe der Beziehungen 19 I Rau 20 2 2 y Pre G 5 21 2 2 I 0 005 Pinom GZ 22 D 2 Price 23 bestimmt Wobei Un w W innere Spannung B 4 Bestimmung der Parameter aus den Katalogdaten Die Parameter des elektrischen T Ersatzschaltbildes vgl Abbildung aus den Katalog daten werden gem ss bestimmt Dazu ben tigt man nebst den Katalogdaten Leistung Spannung Strom Frequenz Drehzahl Leistungsfaktor und Kippmoment noch die Werte der Leerlaufdaten Leerlaufstrom Statorwicklungswiderstand R10 sowie die Reibungs und Eisenverlustleistungen Fehlen diese
32. nstant bleibt Sie wird unter realen Bedingungen also gr sser sein Liegt der Anlaufstrom Maximalstrom innerhalb zul ssiger Werte W hlen Sie bei Netzbetrieb einen Motor mit 400V Nennspannung wenn die Netzspan nung ebenfalls 400V betr gt Bevorzugen Sie wenn m glich Motoren der Kategorien A E da ihre Ergebnisse v a die Verluste genauer sind als bei Motoren bei denen nur die Katalogdaten bekannt sind Lassen Sie sich die Eignung des gew hlten Motors mit Angabe der Projektdaten vom Hersteller oder Lieferanten best tigen 2 6 Grafische Analyse Nach erfolgter Berechnung k nnen die Ergebnisse verschiedener Motoren grafisch analysiert und verglichen werden Gehen Sie dabei wie folgt vor 1 W hlen Sie zuerst jene Motoren aus von denen Sie die grafischen Verl ufe angezeigt haben wollen indem Sie in der Ergebnisliste die Grafikspalte der entsprechenden Zeilen anklicken 2 Klicken Sie auf die Schaltfl che Resultatgrafik oder Ctrl G Sie erhalten nun das Grafikfenster mit den Verl ufen der Statorstr me der Drehzahlen der Temperaturen und der Drehmomente der ausgew hlten Motoren angezeigt Abbildung Die Kennlinien der Motoren unterscheiden sich durch ihre Farbe Mit der rechten Maustaste k nnen Sie wahlweise eines der 4 Diagramme vergr ssern Ein erneutes Bet tigen der rechten Maustaste zeigt die 4 Diagramme wieder in der Ausgangslage 2 7 Berechnen der Wirtschaftlichkeit Se
33. ntervall Spannung Anlauf Auslauf Parameter ein aus mit ohne 0 x x 1 x x 2 x x 3 x x 11 Nach der Auswahl der Betriebsart im entsprechenden Feld von Abbildung 8 k nnen die mit x bezeichneten Parameter aus Tabelle Plin einem Dialogfenster eingegeben werden OPAL generiert daraus dann das Lastspiel Die restlichen Projektparameter m ssen von Hand erg nzt werden Sie k nnen aber auch frei definierte Lastspiele eingeben Geben Sie dazu fortlaufend die Werte des Lastmoments der Intervalldauer und des Intervallparameters in die Eingabefelder der Tabelle ein Rechte H lfte der Bildschirmmaske Abbildung Um eine Zeile einzuf gen selektieren Sie die Zeile mit der linken Maustaste und dr cken die Tasten CL Analog k nnen Sie mit den Tasten Ctrl D auch bereits eingegebene Zeilen l schen Es wird pro Aktion nur eine Zeile gel scht Sie k nnen auch einen Bereich selektieren diesen kopieren mit Ctrl C und an einer anderen Stelle wieder einf gen mit Ctrl V Zusammenfas send dargestellt sind die Editierbefehle in der folgenden Tabelle Ctrl D Zeile l schen Ctrl I Zeile einf gen Ctrl X auschneiden Ctrl C kopieren Ctrl V einf gen Die grafische Darstellung des eingegebenen Lastspiels erhalten Sie durch Klicken auf die Schaltfl che Projektgrafik Beispiel 1 Gesucht wird der Antrieb f r eine Kreiselpumpe mit M n und einer Leistung von 20 KW bei 1450 l min Betriebsart 53 mit Spieldau
34. nummer Faxnummer A 2 Projektdaten bei Netzantrieb fl Netzfrequenz ul Netzspannung Tr gheitsmoment nnenn Nenndrehzahl charData Lastcharakteristik konstant linear exponentiell frik Lastreibungsmoment stardelta Stern Dreieck Anlauf tcool K hlmittel od Umgebungstemperatur mtemp Motoranfangstemperatur hasl Aufstellh he ber Meer timeData Zeiteinheit Sekunden Minuten Lastmoment tint Intervalldauer interv Intervallparameter 0 1 2 3 mmax maximales Lastmoment Das Lastmoment ml die Intervalldauer tint sowie der Intervallparameter interv sind Listen beliebiger L nge 23 A 3 Projektdaten bei Umrichterantrieb ft Typenfrequenz uc Maximalspannung etac Umrichterwirkungsgrad ftakt Taktfrequenz Tr gheitsmoment nbez Bezugsdrehzahl mbez Bezugsmoment charData Lastcharakteristik konstant linear exponentiell pfric Lastreibungsverluste stardelta Stern oder Dreieck Schaltung tcool K hlmittel od Umgebungstemperatur mtemp Motoranfangstemperatur hasl Aufstellh he ber Meer timeData Zeiteinheit Sekunden Minuten nl Drehzahl tint Intervalldauer Die Drehzahl nl und die Intervalldauer tint sind Listen beliebiger L nge AA Berechnungsergebnisse consumption Energieverbrauch tStart Anlaufzeit meanPower mittlere Leistung meanLosses mittlere Verlustleistung frictionLosses Reibungsverluste statorLosses Kupferverluste Stator rotorLosses Kupferverluste Rotor ironLosses Eisenverluste maxSt
35. ten Abbildung 16 Motordatenmodell A Datenmodell 1 Motor Das in Abbildung dargestellte und in OPAL implementierte Datenmodell l sst sich wie folgt beschreiben Jeder Motor hat genau einen Hersteller Er ist mindestens durch seine Katalogdaten be schrieben kann aber zus tzlich mit den elektrischen Parametern den W rmemodellparametern den Anlaufdaten den Leerlaufdaten und den Konstruktionsdaten spezifiziert sein Er ist ein deutig durch seinen Motortyp und Hersteller gekennzeichnet Implementiert ist dieses Modell durch folgende Dateien basierend auf B Tree ISAM von Nildram Software UK die sich im Arbeitsverzeichnis von OPAL befinden motors dma enth lt die Motortabelle motors xma enth lt die Indices der Motortabelle motors dmb enth lt die Lieferantentabelle motors xmb enth lt die Indices der Lieferantentabelle 21 A 1 1 Katalogdaten herld motLield datLield typ pz flnenn pnenn dnenn ulnenn ilnenn mnenn eta cos_phi kanlm kkippm kanls jrot wakl schalt m Motorhersteller Motorlieferant Datenlieferant Motortyp Polzahl Nennfrequenz Hz Nennleistung kW Nenndrehzahl 1 min Nennspannung V Nennstrom A Nennmoment Wirkungsgrad bei Volllast Leistungsfaktor bei Volllast Anlaufmoment Nennmoment Kippmoment Nennmoment Anlaufstrom Nennstrom Rotortr gheitsmoment kgm W rmeklasse Schaltart Stern od Dreieck Strangzahl A 1 2 Konstruktionsdaten

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