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Alfred Schmidt

26.06.2018,
19:46
 

Parallelschaltung Drehstrommotoren an Frequenzumrichter (Schaltungstechnik)

Hallo liebe Experten!

Kann man zwei baugleiche Motoren (Zirkulationspumpen, keine schnellen Lastwechsel, 3-Phasig, 2,2kW, Käfigläufer) in Parallelschaltung an einem 5-kW-Frequenzumrichter betreiben? Der Grund ist relativ simpel: Ein großer FU ist günstiger als zwei kleinere. Im Wasserkreislauf sind diese beiden Pumpen bereits parallel installiert, erfüllen also den selben Zweck im selben Wasserkreislauf.

Danke euch schon mal!

JBE

01.07.2018,
22:48

@ Alfred Schmidt

Noch ein Nachtrag

» » Miss doch wenigstens mal den Leiterstrom, es reicht ja ein Aussenleiter
» » eines Motors.
»
» Jupp. Das kann jetzt aber eine Weile dauern bis ich wieder vor Ort bin.

vielleicht interessant

http://antriebstechnik.fh-stralsund.de/1024x768/Dokumentenframe/Kompendium/Fragen_Antworten/Lexikon/Info_Frequenzumrichter3.htm

Alfred Schmidt

30.06.2018,
21:51

@ xy

Noch ein Nachtrag

» Miss doch wenigstens mal den Leiterstrom, es reicht ja ein Aussenleiter
» eines Motors.

Jupp. Das kann jetzt aber eine Weile dauern bis ich wieder vor Ort bin.

JBE

30.06.2018,
21:15
(editiert von JBE
am 30.06.2018 um 21:27)


@ Alfred Schmidt

Noch ein Nachtrag

» » kleine Motoren werden mit hoher PWM Frequenz gefahren, große Motoren mit
» » entsprechender kleinerer Frequenz.
»
» Gibt es da einen Pi mal Daumen Richtwert für meine 2x 2,2-kW-Motoren?
in dem Sinne nicht aber ich würde bei 4 KHz ansetzen, ist auch ein Frage der Geräuschkulisse und der Verlustleistung im FU.
Um so höher die PWM Frequenz um so mehr Schaltverluste giebt es, würde hier bei 4 KHz nicht ins gewicht fallen.

»
» » Einen Motor ohne Filter zu betreiben, insbesonders wenn man ihn schützen
» » will, finde ich nicht gut, dieser Überhitzt zu schnell,
» » wegen dieser PWM Frequenz, zugleich sind die Spannungsspitzen dermaßen
» » hoch, (bis 5KVss) das sie für diesen Motor sehr gefährlich werden und
» den
» » vorzeitigen Tod bedeuten. Problematischer wirds es dann auch noch, wenn
» » längere Kabel mit größerem Querschnitt ins Spiel kommen, darüber hinaus
» » müssen die Kabel auch geschirmt sein.
»
» Also da sehe ich in meinem Fall Vorteile. Ich denke ich käme mit 2 Meter
» Kabel zwischen FU und Motoren hin.

Da du offentsichtlich ältere Motoren erwähnt hast, sollt man schauen ob diese für einen FU geeignet sind bezüglich Spannungsfestigkeit, wenn eben nicht für FU Betrieb geeignet sind muss zumindest eine Motodrossel zwischen FU und Motor. Motordrosseln haben geringere Verluste als Sinusfilter Schon Bauart bedingt.
Hier mal ein Auszug eines Herstellers

Spannungsanstieg (< 200V/µs) und Verzerrungen reduzieren – elektrische Verbraucher optimal schützen.

Neben den Spannungsanstiegen gibt es eine beträchtliche Menge von symmetrischen und asymmetrischen Stromverzerrungen, welche an der Motorzuleitung durch die schnelle Umschaltung der Leistungshalbleiter erzeugt werden. Diese werden mit zunehmender Kabellänge immer ausgeprägter. Diese Störungen können die Leistungsfähigkeit des Motors durch laute Geräusche und in extremen Fällen durch eine Überhitzung beeinträchtigen. Hier kann eine Motordrossel Abhilfe schaffen. Die Motordrossel reduziert den Spannungsanstieg und die Spannungsspitzen zwischen den Leitern. Weiterhin wird der Strom geglättet.

Verluste und Erwärmung werden minimiert und der Ableitstrom reduziert. Es können längere Motorleitungslängen eingesetzt werden. Die Motorisolation wird geschützt und somit die Lebensdauer erhöht. Ebenfalls dämpft die Motordrossel auch die leitungsgebundenen Störungen im unteren Frequenzbereich sehr gut. Die Verluste und die typischen Geräusche im Motorblech werden reduziert. Spannungsanstiege werden auf < 200V/µs reduziert.

Erhöhung der Lebensdauer von Motoren, Senkung der Flankensteilheit du/dt gegen Erde und zwischen den Phasen, Reduzierung der Motorgeräusche, Stromglättung.

Nennspannung: U &#8804; 3 x 500 V
Reduzierung des Spannungsanstiegs du/dt auf < 200V/µs
Drehfeldfrequenz: 0 - 60 Hz
Taktfrequenz des Umrichters: bis 150 A >4kHz, ab 150 A >1,5KHz
Gemäß: EN 60289 / EN 61558
Prüfspannung: L-L 2500 V, AC/50Hz 60s; L-PE 2500 V, AC/50Hz 60s
Isolierstoffklasse: T40/F
Schutzart: IP00
Klimakategorie: DIN IEC 60068-1
Überlast: 1,5 x INenn 1 min / h
Umgebungstemperatur: 40 °C
Bauform: auf Fußwinkel stehend




Typische Anwendungen

Antriebstechnik für Motorantriebe, z. B.
Maschinenbau
Aufzüge / Rolltreppen
Pumpen
Fördertechnik
Lüftungs- und Klimatechnik
Robotertechnik
Automatisierungstechnik
Stromversorgungen
Windkraftanlagen
»
» » Mann muss sich aber auch im klaren sein , das über die Filter etwas
» Energie
» » verloren geht, die dann dem Motor nicht zur verfügung steht, deshalb
» sollte
» » man auch den FU eine Nummer größer wählen.
»
» Also Sinn und Zweck der Maßnahme soll ja sein, den Stromverbrauch der
» Umwälzanlage zu optimieren, weil der Volumenstrom derzeit für den Bedarf
» überdimensioniert ist. Wenn man nun aber einen FU anschafft und den
» Einspareffekt durch physikalische Probleme und Filter wieder kompensiert,
» dann wäre das im Grunde "Sparen um jeden Preis" und damit am Ziel vorbei.

Mit einem FU kann man Energie sparen auch mit einer Motordrossel und oder Sinusfilter.
und bei 4,4 KW ist da mit Sicherheit einiges raus zu holen. Dies ist ja auch ein Grund weswegen man FUs verbaut, nur halt Technisch bedingt müssen eben Zusatzkomponennten verbaut werden die in der Anschaffung Geld kosten.
In deinem Fall Motordrossel, auch wenn nur 2 Meter kabel dazwischen sind, wenn deine Motoren nicht für FU geeignet sind, mit einer Motordrossel werden sie es aber.

xy(R)

E-Mail

30.06.2018,
20:58
(editiert von xy
am 30.06.2018 um 20:59)


@ Alfred Schmidt

Noch ein Nachtrag

» » » Also Sinn und Zweck der Maßnahme soll ja sein, den Stromverbrauch der
» » » Umwälzanlage zu optimieren, weil der Volumenstrom derzeit für den
» Bedarf
» » » überdimensioniert ist.
» »
» » Gibts denn hydraulische Daten der Anlage?
»
» Leider nur grob. Es ist ein Volumen von 800 cbm in 24 Stunden einmal
» umzuwälzen. Jede Pumpe läuft im drucklosen Kreislauf und fördert etwa 50
» cbm/h. Mit beiden Pumpen also etwa 100 cbm/h. Leitungswiderstände leider
» unbekannt, daher unberücksichtigt. Demnach wäre die Anlage 3fach
» überdimensioniert. Angedacht war, die Förderleistung in etwa zu halbieren.

Miss doch wenigstens mal den Leiterstrom, es reicht ja ein Aussenleiter eines Motors.

Alfred Schmidt

30.06.2018,
20:17

@ xy

Noch ein Nachtrag

» » Also Sinn und Zweck der Maßnahme soll ja sein, den Stromverbrauch der
» » Umwälzanlage zu optimieren, weil der Volumenstrom derzeit für den Bedarf
» » überdimensioniert ist.
»
» Gibts denn hydraulische Daten der Anlage?

Leider nur grob. Es ist ein Volumen von 800 cbm in 24 Stunden einmal umzuwälzen. Jede Pumpe läuft im drucklosen Kreislauf und fördert etwa 50 cbm/h. Mit beiden Pumpen also etwa 100 cbm/h. Leitungswiderstände leider unbekannt, daher unberücksichtigt. Demnach wäre die Anlage 3fach überdimensioniert. Angedacht war, die Förderleistung in etwa zu halbieren.

xy(R)

E-Mail

30.06.2018,
19:57

@ Alfred Schmidt

Noch ein Nachtrag

» Also Sinn und Zweck der Maßnahme soll ja sein, den Stromverbrauch der
» Umwälzanlage zu optimieren, weil der Volumenstrom derzeit für den Bedarf
» überdimensioniert ist.

Gibts denn hydraulische Daten der Anlage?

xy(R)

E-Mail

30.06.2018,
19:46
(editiert von xy
am 30.06.2018 um 19:54)


@ Alfred Schmidt

Parallelschaltung Drehstrommotoren an Frequenzumrichter

» » Aber mit 2,2kW ist das ja immer noch Kleinkaliber...
»
» Ja, was die Angelegenheit ja auch machbar erscheinen lässt. Allerdings ist
» das immer auch eine Frage der Perspektive. In einer Firma mit 8-stelligem
» Umsatz sicher Kleinvieh, anderswo schlägt der Stromverbrauch schon
» ordentlich durch wenn die Dinger nonstop laufen. Wobei ich mir schon auch
» die Frage stelle, ob 20 Jahre alte Motoren nicht vielleicht auch
» konstruktivisch Nachteile haben gegenüber aktuellen Modellen in Sachen
» Energieeffizienz. Da fehlen mir aber die Erfahrungs- und Vergleichswerte.

Bei Asynchronmotoren hat sich da nicht viel getan, der Wirkungsgrad ist von 84% auf 86% gestiegen (bei Nennlast). BLDC sind bei Nennlast auch nicht so viel besser, bei Teillast merkt man aber schon, das die nicht magnetisiert werden müssen. Am meisten dürfte sich beim hydraulischen Wirkungsgrad der Pumpen getan haben.

Ein elektronischer Drehstromzähler kostet heutzutage keine EUR 50,- mehr, der könnte dir besser Auskunft geben.

Edit: Ist denn geklärt ob die vorhandenen Motoren für FU-Bertrieb geeignet sind? ggf wird dann noch ein Sinusfilter nötig.

Alfred Schmidt

30.06.2018,
18:59

@ JBE

Noch ein Nachtrag

» kleine Motoren werden mit hoher PWM Frequenz gefahren, große Motoren mit
» entsprechender kleinerer Frequenz.

Gibt es da einen Pi mal Daumen Richtwert für meine 2x 2,2-kW-Motoren?

» Einen Motor ohne Filter zu betreiben, insbesonders wenn man ihn schützen
» will, finde ich nicht gut, dieser Überhitzt zu schnell,
» wegen dieser PWM Frequenz, zugleich sind die Spannungsspitzen dermaßen
» hoch, (bis 5KVss) das sie für diesen Motor sehr gefährlich werden und den
» vorzeitigen Tod bedeuten. Problematischer wirds es dann auch noch, wenn
» längere Kabel mit größerem Querschnitt ins Spiel kommen, darüber hinaus
» müssen die Kabel auch geschirmt sein.

Also da sehe ich in meinem Fall Vorteile. Ich denke ich käme mit 2 Meter Kabel zwischen FU und Motoren hin.

» Mann muss sich aber auch im klaren sein , das über die Filter etwas Energie
» verloren geht, die dann dem Motor nicht zur verfügung steht, deshalb sollte
» man auch den FU eine Nummer größer wählen.

Also Sinn und Zweck der Maßnahme soll ja sein, den Stromverbrauch der Umwälzanlage zu optimieren, weil der Volumenstrom derzeit für den Bedarf überdimensioniert ist. Wenn man nun aber einen FU anschafft und den Einspareffekt durch physikalische Probleme und Filter wieder kompensiert, dann wäre das im Grunde "Sparen um jeden Preis" und damit am Ziel vorbei.

Alfred Schmidt

30.06.2018,
18:52

@ xy

Parallelschaltung Drehstrommotoren an Frequenzumrichter

» Aber mit 2,2kW ist das ja immer noch Kleinkaliber...

Ja, was die Angelegenheit ja auch machbar erscheinen lässt. Allerdings ist das immer auch eine Frage der Perspektive. In einer Firma mit 8-stelligem Umsatz sicher Kleinvieh, anderswo schlägt der Stromverbrauch schon ordentlich durch wenn die Dinger nonstop laufen. Wobei ich mir schon auch die Frage stelle, ob 20 Jahre alte Motoren nicht vielleicht auch konstruktivisch Nachteile haben gegenüber aktuellen Modellen in Sachen Energieeffizienz. Da fehlen mir aber die Erfahrungs- und Vergleichswerte.

JBE

30.06.2018,
17:41
(editiert von JBE
am 30.06.2018 um 17:43)


@ Alfred Schmidt

Noch ein Nachtrag

» In dem selben PDF ist ein weiteres Dokument verlinkt, das die
» physikalischen Vorgänge in FU-Installationen beleuchtet und auch auf die
» thermische Zerstörung von Motorschutzschaltern zwischen FU und Motor
» eingeht.
»
» http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/wp/140m-wp002_-de-p.pdf

ich habe selber einen FU in Betrieb, ist zwar Spielzeug weil nur 750 VA, aber das Spielt keine Rolle.

Genau das ist das Problem mit der PWM , ich habe einen alten Motor den ich unbedingt schützen will.

kleine Motoren werden mit hoher PWM Frequenz gefahren, große Motoren mit entsprechender kleinerer Frequenz.

Einen Motor ohne Filter zu betreiben, insbesonders wenn man ihn schützen will, finde ich nicht gut, dieser Überhitzt zu schnell,
wegen dieser PWM Frequenz, zugleich sind die Spannungsspitzen dermaßen hoch, (bis 5KVss) das sie für diesen Motor sehr gefährlich werden und den vorzeitigen Tod bedeuten. Problematischer wirds es dann auch noch, wenn längere Kabel mit größerem Querschnitt ins Spiel kommen, darüber hinaus müssen die Kabel auch geschirmt sein.
Ich habe mir einen Sinusfilter für meine Zwecke gebaut, und diesen entsprechend angepasst, jetzt kann ich guten gewissens sein, denn die Spannungsspitzen
gehen gerade noch bis 600V ss. darüber hinaus bekommt der Motor auch die PWM Frequenz nicht mehr zu sehen, das den Motor schützt.

Mann muss sich aber auch im klaren sein , das über die Filter etwas Energie verloren geht, die dann dem Motor nicht zur verfügung steht, deshalb sollte man auch den FU
eine Nummer größer wählen.

Ich würde sagen Motorschutzschalter nach Filter ja, und Motorschutzschalter ohne Filter Nein.

xy(R)

E-Mail

30.06.2018,
15:17

@ a

Parallelschaltung Drehstrommotoren an Frequenzumrichter

» » Es geht also nicht um Spielzeugpumpen. Wieviel kW Nennleistung haben die
» » Motoren denn?
»
» Siehe mein allererstes Post ganz oben.

Schon wieder vergessen. :-(

Aber mit 2,2kW ist das ja immer noch Kleinkaliber...

a

30.06.2018,
14:51

@ xy

Parallelschaltung Drehstrommotoren an Frequenzumrichter

» Es geht also nicht um Spielzeugpumpen. Wieviel kW Nennleistung haben die
» Motoren denn?

Siehe mein allererstes Post ganz oben.

xy(R)

E-Mail

30.06.2018,
14:21

@ Alfred Schmidt

Parallelschaltung Drehstrommotoren an Frequenzumrichter

» http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/at/140m-at002_-de-p.pdf
»
» Es ist das erste, das ich überhaupt von einem Hersteller zu dem Thema
» gefunden habe. Und dann auch noch auf Deutsch und für
» Mehrmotoreninstallationen an einem gemeinsamen FU.

Motorschutzschalter haben nicht zwangsläufig eine Kurzschlussabschaltung.


» Die Schutzschalter sind ja immer für die unwahrscheinlichen Fälle gedacht.
» Eine Umwälzpumpe könnte einen Fremdkörper ansaugen, der die Kreiselpumpe
» blockiert. Im Regelbetrieb langweilen sich die Motoren eigentlich und genau
» deswegen wollen wir sie drosseln.

Es geht also nicht um Spielzeugpumpen. Wieviel kW Nennleistung haben die Motoren denn?

Alfred Schmidt

30.06.2018,
13:23

@ xy

Noch ein Nachtrag

In dem selben PDF ist ein weiteres Dokument verlinkt, das die physikalischen Vorgänge in FU-Installationen beleuchtet und auch auf die thermische Zerstörung von Motorschutzschaltern zwischen FU und Motor eingeht.

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/wp/140m-wp002_-de-p.pdf

Alfred Schmidt

30.06.2018,
13:02

@ xy

Parallelschaltung Drehstrommotoren an Frequenzumrichter

» » Umwälzpumpen in einem relativ eng definierten Arbeitsfenster laufen.
»
» Und deshalb ist meist gar kein Motorschutzschalter nötig.

Kurz bevor ich deine Antwort gesehen habe bin ich zufällig über folgendes Dokument gestoplert:

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/at/140m-at002_-de-p.pdf

Es ist das erste, das ich überhaupt von einem Hersteller zu dem Thema gefunden habe. Und dann auch noch auf Deutsch und für Mehrmotoreninstallationen an einem gemeinsamen FU.

Die Schutzschalter sind ja immer für die unwahrscheinlichen Fälle gedacht. Eine Umwälzpumpe könnte einen Fremdkörper ansaugen, der die Kreiselpumpe blockiert. Im Regelbetrieb langweilen sich die Motoren eigentlich und genau deswegen wollen wir sie drosseln.