Témata
Reklama

Dopady směrnice ErP

Směrnici ErP pro konstruktéry strojů a systémů se nelze vyhnout - nedávno vstoupila v platnost druhá etapa předpisů EU o účinnosti motorů. Až dosud se průmysl zaměřoval především na elektromotory, to už ale nestačí. Chcete-li optimalizovat účinnost strojů a systémů, je třeba vzít v úvahu také spínací a jisticí přístroje.

Směrnici ErP pro konstruktéry strojů a systémů se nelze vyhnout – nedávno vstoupila v platnost druhá etapa předpisů EU o účinnosti motorů. Až dosud se průmysl zaměřoval především na elektromotory, ale to už nestačí. Chcete-li optimalizovat účinnost strojů a systémů, je třeba vzít v úvahu také spínací a jisticí přístroje.
Hlavní podíl na spotřebě elektrické energie v průmyslové výrobě mají elektrické pohony – zhruba dvě třetiny z celkové spotřeby. Německé ministerstvo pro životní prostředí odhaduje, že s pomocí účinnější technologie pohonů by jen v Německu mohla být do roku 2020 snížena spotřeba elektrické energie o zhruba 27 miliard kWh, což odpovídá snížení emisí CO2 o 16 milionů tun. To je cílem směrnice EU o stanovení rámce pro určení požadavků na ekodesign výrobků spojených se spotřebou energie (Energy related Products – ErP). V této souvislosti předepisuje nařízení 640/2009/ES minimální třídy účinnosti pro třífázové nízkonapěťové indukční motory. První etapa tohoto nařízení, která jako minimum pro nové motory stanovuje třídu účinnosti IE2, vstoupila v platnost v polovině roku 2011. Od ledna 2015 se od výrobců strojů a systémů používajících nové motory se jmenovitým výstupním výkonem 7,5 až 375 kW požaduje, aby tyto dosáhly třídy účinnosti alespoň IE3. Jako alternativa mohou být použity motory IE2, ale pouze v kombinaci s řízením proměnných otáček. Od 1. ledna 2017 se bude toto ustanovení vztahovat i na motory se jmenovitým výkonem od 750 W.

Reklama
Reklama
Reklama


Průběh startu 5,5 kW elektromotoru při jeho 80% zatížení.
Pro zvětšení klikněte na obrázek.

V reakci na tento vývoj pracují výrobci elektromotorů již určitou dobu na zlepšení účinnosti svých výrobků. Bylo to také doprovázeno zvyšováním povědomí o energetické účinnosti v průmyslu. Výrobci strojů stojí před problémem, že budou muset přepracovat své systémy, které dodávají v současnosti, a které ještě nejsou vybaveny motory IE3 nebo měniči s proměnnými otáčkami. Aby však byly stroje a systémy energeticky účinnější, nestačí jen prosté nahrazení motorů IE2 za motory IE3. K zajištění bezpečného a spolehlivého provozu je nutné analyzovat celý systém pohonu a musejí být zváženy účinky konstrukčních změn na používání.

Spínací a jisticí přístroje eliminují rizika

Aby výrobci zlepšili energetickou účinnost elektromotorů, změnili konstrukci svých výrobků. Tyto změny rovněž ovlivňují elektrický profil, což má za následek vyšší rozběhové proudy pro motory s vysokou účinností. Tato situace vyvolává dopady také na spínací a jisticí přístroje. Možné následky zahrnují nežádoucí zastavení provozu z důvodu vypnutí jističe při vyšších rozběhových proudech nebo odskok kontaktů v důsledku vyšších proudových úrovní vedoucích ke spálení kontaktů a snížení životnosti nebo v nejhorším případě dokonce ke svaření kontaktů. Tento druh roztavení kontaktů může být nebezpečný, stejně jako zastavení provozu strojů a následně prováděný servis.

Produkty Eaton splňují požadavky na ekodesign (Energy related Products – ErP)

Společnost Eaton jako jeden z předních světových odborníků na spolehlivé spínání motorů, ochranu a řešení pohonů prováděla formou praktických zkoušek podrobnou studii chování zařízení na ochranu motoru. V rámci této studie byla zkoušena kompatibilita stykačů řady DIL a jističů pro ochranu motorů řad PKZ a PKE s motory IE3 od různých známých výrobců a v případě potřeby došlo k jejich zdokonalení. Výsledky ukázaly, že hodnoty uvedené v aktuálně platné normě pro spouštěče motorů (ČSN EN 60947-4-1) v praxi pro motory IE3 neplatí. Právě probíhají práce na návrhu novely k aktualizaci normy. Současná skupina výrobků společnosti Eaton „připravená pro IE3“ zajišťuje spolehlivý provoz motorů IE2 i motorů IE3.


Parametry jednotlivých spínacích a jisticích přístrojů.
Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Účinný provoz čerpadel a ventilátorů

Volba správných výrobků je jen částí odpovědi na splnění požadavků směrnice ErP. Rovněž je nutné analyzovat celé procesy a systémy, aby byly v souladu s požadovanými minimálními úrovněmi účinnosti. Význam mají také předpisy týkající se čerpadel a ventilátorů, protože u konvenčních mechanických zařízení pro řízení průtoku, jako jsou ventily a klapky, je často obtížné splnit požadavky na účinnost.

Ke snížení ztrát je obvykle nutné řízení proměnných otáček. Měnič s proměnnými otáčkami (VSD) je však často pro mnoho jednoduchých aplikací funkčně nadbytečný. Tato zařízení jsou obvykle složitá a vyžadují důkladnou znalost konstrukce pohonů. Až doteď byly pro konstruktéry hnacích elektromotorů jedinou dostupnou alternativou spouštěče motorů. I když mají tu výhodu, že se snadno používají, jejich funkce je omezená. Pro aplikace zahrnující konstantní otáčky nebo nízké provozní cykly jsou stále nejvíce energeticky účinným řešením spouštěče motorů v kombinaci s motory IE3. Pokud je však cílem zlepšit energetickou účinnost stávajících systémů, které běží při konstantních otáčkách, ale s nižším než plným jmenovitým zatížením, je tu nyní třetí možnost v podobě frekvenčních startérů.

Nový typ zařízení: frekvenční startéry (VSS)

Frekvenční startéry uvedené na trh pod názvem PowerXL DE1 překlenují mezeru mezi spouštěči motorů a měniči s proměnnými otáčkami. Snadno se používají, jsou stejně spolehlivé jako konvenční spouštěče motorů, a navíc mají přidanou výhodu řízení proměnných otáček. Kromě toho mohou být uvedeny do provozu ihned po vybalení z krabice. Podporují také uživatelskou konfiguraci s modulem plug-in, který umožňuje individuálně nastavit výchozí hodnoty klíčových parametrů pomocí šroubováku, bez potřeby klávesnice, softwaru či návodu. Při praktickém srovnání s konvenčními řešeními snižuje tento přístup pracnost konfigurace až o 70 procent.

Eaton

Guido Kerzmann

KSiwek@technical-group.com

Reklama
Vydání #3
Firmy
Související články
Chytré chlazení s menším množstvím chladiva

Firma Rittal svou novou řadou chillerů Blue e s rozsahem chladicího výkonu od 11 do 25 kW významně zdokonalila svou nabídku technologie chlazení pro obráběcí stroje a rozváděče. Tím, že nová řada chillerů používá o 40 % menší náplň chladiva, stává se významným příspěvkem k ochraně životního prostředí. Uživatelé zároveň profitují z přesné regulace teploty, zjednodušeného provozu a instalace, jakož i z nových bezpečnostních funkcí. K dispozici jsou rovněž předkonfigurované sady volitelného příslušenství.

Zkraty a nadproudy bez rizika poruchy

Zkrat nebo nadproud, který může nastat na zařízení externě připojeném k rozváděči stroje, zapříčiní vybavení nadproudové ochrany, nejčastěji jističe, a tím může dojít k nechtěnému vypnutí celého stroje nebo jeho části.

Nové kabely pro obráběcí stroje

Společnost igus, v ČR zastoupená firmou Hennlich, rozšiřuje svou rozsáhlou nabídku flexibilních kabelů chainflex pro obráběcí stroje. Díky čtyřem řadám servokabelů pro pohyb v energetických řetězech lze jednoduše snížit procesní i produktové náklady při zachování vysoké kvality konstrukčního řešení.

Související články
Elektrická bezpečnost je již zajištěna

Bezpečnost má v oblasti elektrických rozváděčů absolutní prioritu. Aby nedošlo ke zranění osob nebo k poškození majetku, musí být dodrženo mnoho norem a nařízení. Mezi požadavky patří i vyrovnání potenciálu mezi všemi kovovými částmi rozváděčové skříně. Systém řadově spojitelných skříní TS 8 společnosti Rittal je příkladem, jak může být bezpečnosti dosaženo v mnoha aplikacích pomocí automatického vyrovnání potenciálu bez nutnosti samostatného uzemnění všech kovových částí rozváděčové skříně.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Skutečná účinnost datového centra pomocí transparentnosti napájení

V současné době se velká většina vlastníků a provozovatelů datových center při jejich správě zabývá neuvěřitelným množstvím činností. Od malých až po extrémně velká datová centra je zvláštní pozornost věnována všem aspektům jejich provozu včetně „zelené“ IT, chlazení a topologie. Velký důraz je kladen také na měření výkonu aplikací a na využívání mnoha ukazatelů výkonnosti softwaru pro zvyšování efektivity a optimalizaci. Bohužel nejsou tyto činnosti vždy tak konzistentní a komplexní, jak by mohly být. Dennis O’Sullivan, provozní specialista řešení datových center ve společnosti Eaton EMEA, zkoumá, jak by tento problém měl být řešen.

Vnitřní instalace – rychle a pohodlně

Vysoká hustota instalace prvků ve skříních a velmi krátké projektové časy – to jsou pouze dva z faktorů, se kterými se dnes výrobci rozváděčů potýkají. V dnešní době je velmi důležité, aby instalace komponent dovnitř rozváděče proběhla co nejrychleji, a proto je žádoucí, aby instalace co nejvíce komponent probíhala současně.

Kabely a jednožiláky pro náročné podmínky

Konec roku je bilančním obdobím snad pro každou společnost a skupina Lapp není výjimkou. Při pohledu zpět na posledních 12 měsíců vidíme řadu úspěšných projektů, jako je spuštění e-shopu nebo účast na mezinárodním veletrhu Amper 2015. Kromě toho však skupina Lapp v souladu se strategií neustálých inovací vyvinula a úspěšně představila i řadu produktových novinek.

Odolné kabely pro extrémní podmínky

Ať již na severním pólu nebo v Himálaji, kabely a průmyslové konektory musejí často odolávat drsným podmínkám. Musejí vydržet velmi nízké teploty, nesmějí se rozpadnout v agresivních médiích a musejí být velice odolné vůči mechanickému namáhání.

Standardizace - kouzelné slovo pro bezporuchový provoz elektrických zařízení?

Dojde-li k poruše během řídicího procesu, je toto zpravidla monitorováno měřicí nebo senzorovou technikou. V automatizaci to může vyvolat operaci, která poruchu odstraní nebo nahlásí. Tím je tedy definován a znám stav procesu po poruše. Jestliže však dojde v řídicím rozváděči k elektrické chybě, není zpravidla automatizační technika schopna na tento stav reagovat. Dojde-li díky elektrické chybě k dalším škodám, jde většinou o časové a finanční náklady a také o delší výpadek procesu. Pro dlouhodobé zajištění a zlepšení ochrany osob a zařízení byla proto zavedena nová norma IEC 61439. Mnoho požadovaných ověřování lze přitom jednoduše docílit používáním standardizovaných produktů a řešení, což vede k vítanému zlepšení ochrany osob a zařízení.

Vyšší tempo, nižší náklady

Čas a náklady jsou při výrobě řídicích a distribučních rozváděčů stěžejním tématem. Potenciál pro zlepšení se dnes nachází v celém procesu od projektování, přes výrobu až po osazení rozváděčové skříně. Žádaná jsou přitom řešení, která automaticky vygenerují podrobné plány a dokumentaci, ale také rozváděčové skříně, které jsou konstruovány na bázi jednotné systémové platformy vhodné pro různé typy aplikací a minimalizující chybovost a čas montáže. Průkopníkem v použití těchto řešení je společnost Ripploh Elektrotechnik z Ostbevernu.

Strojové učení pro senzory

Dnes je možné nalézt mikrokontroléry (jednočipové počítače) v prakticky jakémkoli technickém zařízení počínaje pračkami až k měřičům tlaku a nositelné elektronice. Výzkumní pracovníci Fraunhoferova institutu mikroelektronických obvodů a integrovaných systémů řízení (IMS, ISŘ) vyvinuli AIfES, koncept umělé inteligence (AI) pro mikrokontroléry a senzory, který obsahuje plně nastavitelnou umělou neuronovou síť. AIfES je na platformě nezávislá knihovna pro strojové učení, kterou lze využít k realizaci samostudijní mikroelektroniky, která nevyžaduje spojení s cloudem nebo vysoce výkonným počítačem. Systém umělé inteligence určený pro senzory je schopen rozeznat rukopis a gesto, což umožňuje například zadávání vstupních dat gestem, běží-li knihovna na nositelné elektronice.

Zajímavosti ze světa 3D tisku

3D tisk nabízí stále nové možnosti uplatnění, ať už jde o vlastnosti nebo rozměry finálního výrobku, nebo o zcela nové aplikační oblasti. Jednou ze zajímavých novinek je 3D tiskárna na desky plošných spojů, která umožňuje výrobu prototypu nebo malé série během několika hodin. Nebo z jiného soudku - v největších výrobních systémech lze vytisknout plastové díly s rozměry kolem 900 mm. Pokud máte za to, že se vám investice do takového zařízení nevyplatí, není třeba zoufat, neboť technologie jsou dostupné i formou služby.

Solární článek Amorton na Amperu

Kromě nových technologií v oblasti automatizační techniky, elektromechanických i polovodičových relé bude společnost Panasonic na Amperu 2019 představovat amorfní křemíkový solární článek - Amorton. Tento unikátní zdroj energie s dostatečným výkonem pro napájení elektroniky nezatěžuje životní prostředí žádnými CO2 či jinými skleníkovými plyny a je tak ideální ekologickou alternativou standardních baterií.

Elektricky a bez softwaru? Jde to!

Software je fenomén současné techniky. Elektrické pohony nejsou výjimkou, ale jedním z nových směrů v jejich vývoji je stále jednodušší použití a z toho vyplývající menší náklady. Pomocí elektrických pohonů tak můžete řešit mnohem více úkolů, a to i těch jednoduchých.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit