Umrichter-Wirkungsgrade Bei Voll- Und Teillast; Umrichter-Wirkungsgrade Bei Volllast - Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch

1.14 Umrichter-Wirkungsgrade bei Voll- und Teillast

In vielen Anwendungen lassen sich durch den Einsatz drehzahlveränderbarer Antriebe anstelle von herkömmlichen
Antriebslösungen Energieeinsparungen erzielen. Insbesondere bei Pumpen- und Lüfterantrieben mit quadratischer
Lastkennlinie können drehzahlveränderbare Antriebssysteme im Teillastbetrieb erhebliche Energieeinsparungen mit
sich bringen, weil diese Antriebssysteme in einem sehr weiten Drehzahlbereich geringe Verluste und somit einen guten
Wirkungsgrad aufweisen. Um diese Einsparungen quantifizieren zu können, sind genaue Angaben über die Verluste
bzw. Wirkungsgrade von Umrichter und Motor in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl erforderlich.
Daher werden im Folgenden die Umrichter-Verluste bzw. Umrichter-Wirkungsgrade für alle in diesem Projektierungs-
handbuch behandelten SINAMICS-Geräte bei Voll- und Teillast angegeben.
Hinweis:
Die Berechnung der Teillastverluste/-wirkungsgrade beruht auf einem für die SINAMICS-Geräte spezifischen Berech-
nungsverfahren, welches mit wenigen Gerätedaten und relativ geringem Aufwand für alle SINAMICS-Geräte zu einem
hinreichend genauen Ergebnis kommt, mit dem weitere Projektierungsaufgaben zuverlässig erledigt werden können,
wie zum Beispiel die Ermittlung des erforderlichen Klimatisierungsbedarfs. Dieses Verfahren unterscheidet sich in der
Vorgehensweise jedoch von der europäischen Norm EN 50598, welche seit 2015 die Ökodesignanforderungen
(Energieeffizienz und Ökobilanzierung) für elektrische Antriebssysteme (Motorsysteme/Power-Drive-Systeme (PDS))
in einer elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschine im Niederspannungsbereich festlegt. Gewisse Abweichungen zu
den Ergebnissen gemäß EN 50598 sind daher möglich.
Definition des Wirkungsgrades
Der Wirkungsgrad ist definiert als das Verhältnis der am Ausgang abgegebenen elektrischen Wirkleistung P
Eingang aufgenommenen elektrischen Wirkleistung P
elektrische Wirkleistung P
, so erhält man für den Wirkungsgrad η die allgemeingültige Beziehung
leistung P
A
1.14.1

Umrichter-Wirkungsgrade bei Volllast

Die Ermittlung des Umrichter-Wirkungsgrades η
der hinsichtlich Bemessungsspannung und Bemessungsstrom an die Bemessungsdaten des Umrichters angepasst ist
und in seinem Bemessungspunkt betrieben wird. Zur Berechnung des Wirkungsgrades η
muss die am Ausgang des Umrichters abgegebene Wirkleistung P
bestimmt werden.
Die abgegebene elektrische Wirkleistung P
Die Ausgangsspannung U
lation nahezu gleich der eingangsseitig anliegenden Netzspannung U
Bemessungs-Ausgangsstrom I
der hinsichtlich Bemessungsspannung und Bemessungsstrom an die Bemessungsdaten des Umrichters angepasst ist
und in seinem Bemessungspunkt betrieben wird. Damit ergibt sich die abgegebene elektrische Wirkleistung P
Ausgang des Umrichters bei Volllast zu
Die Verlustleistung P
V-100
D 11 bzw. D 21.3 oder den Betriebsanleitungen zu entnehmen.
Der Wirkungsgrad des Umrichters η
P und der Verlustleistung P
A-100
Mit dieser Formel lassen sich die Wirkungsgrade bei Volllast für die SINAMICS-Umrichter in Abhängigkeit von der
Netzspannung und dem Leistungsfaktor des angeschlossenen Motors individuell berechnen.
um die Verlustleistung P
E
P

=
P
bei Volllast basiert auf dem Betrieb des Umrichters mit einem Motor,
100
am Ausgang des Umrichters bei Volllast ist
A-100
= 
P 3
−
A 100
ist bei SINAMICS-Umrichtern mit Vektorregelung unter Verwendung der Flankenmodu-
A-100
des Umrichters und der Leistungsfaktor cosφ
A-n
 
P 3 U
−
A 100
des Umrichters bei Volllast ist ein gerätespezifischer Wert und entweder den Katalogen
bei Volllast berechnet sich aus der abgegebenen elektrischen Wirkleistung
100
zu
V-100
P

= 
− (
A 100
+
100
P P
− −
A 100 V 100
Grundlagen und Systembeschreibung
. Berücksichtigt man, dass die am Eingang aufgenommene
E
größer ist als die am Ausgang abgegebene elektrische Wirk-
V
P
=
.
A A
+
P P
E A V
sowie die Verlustleistung P
A-100

 
.
U I cos
− −
A 100 A 100 Mot
Netz
Mot

 
.
I cos
−
Netz A n Mot

  
3 U I cos
− )
Netz A n Mot

   +
3 U I cos P
−
Netz A n Mot
SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
Projektierungshinweise
in diesem Betriebspunkt
100
des Umrichters
V-100
. Der Ausgangsstrom I
A-100
ist der Leistungsfaktor eines Motors,
.
−
V 100
© Siemens AG
zur am
A
(1)
ist der
am
A-100
(2)
(3)
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