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Netzdrossel am Umrichter - Fachartikel

Netzdrossel am Umrichter - Fachartikel

 

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Die Herstell-Kosten für Elektromechanik sind in den letzten Jahren beständig gestiegen, nicht zuletzt auch aufgrund der stark gestiegenen
Preise für z.B. Kupfer auf dem Weltmarkt. Dadurch wurden auch Netzdrosseln und Filter deutlich teurer. Viele Betriebe sind deshalb
dazu übergegangen, aus Kostengründen auf Filtermaßnahmen beim Einsatz von Frequenz-Umrichtern zu verzichten.
Für den Betrieb in industriellen Netzen ist eine Netzdrossel auch nicht unbedingt erforderlich, es sei denn, der Hersteller des Umrichters
schreibt dies vor (das ist bei einzelnen Umrichter-Typen unumgänglich). Allerdings sollte man bedenken, dass die Netzdrossel zwei wichtige
Funktionen erfüllt:
Zum Einen reduziert sie deutlich die Rückwirkungen des Umrichters auf das speisende Netz. Durch die Schaltvorgänge an den Leistungstransistoren entstehen höherfrequente Störungen, die ohne eine Netzdrossel ungefiltert an das speisende Netz abgegeben werden. Die Netzdrossel kann hier helfen, das Netz von Störungen „sauber zu halten“.
Zum Zweiten reduziert eine Netzdrossel den Effektivstrom, der zum Umrichter fließt. Hier können die Betriebskosten eines Antriebs durch geeignete Filterung deutlich gesenkt werden.

Ein Frequenzumrichter entnimmt seinen Strom nicht sinusförmig aus dem Netz, sondern eher „stoßförmig“, also steilflankig und mit kurzzeitigen Spitzen. Diese Spitzen, wie auch die steilen Flanken werden von der Netzdrossel geglättet. Durch die Glättung wird letztlich die Lebensdauer des Zwischenkreiskondensators im Umrichter deutlich erhöht und der Effektivstrom des Geräts deutlich verringert, man spart also Energie und somit Kosten!
Schauen wir uns dazu mal ein Beispiel aus der Praxis an:
Ein Herstellern von Frequenzumrichtern gibt für sein Gerät mit 4kW Leistung die folgenden Verbrauchs-Daten an:
Bemessungsstrom ohne Netzdrossel: 10,8A
Bemessungsstrom mit Netzdrossel: 8,4A
Ersparnis mit Netzdrossel also 2,4A. Nehmen wir an, der Umrichter läuft dauerhaft im Einschichtbetrieb, also etwa an 200 Tagen im Jahr je 8 Stunden, ergibt 1600 h/Jahr.
Mit P = U * I * Wurzel(3) * cos phi erhalten wir die Leistung, die ständig aufgebracht werden muss, wenn die Netzdrossel fehlt. Nehmen wir an, der cos phi liegt für diesen Antrieb bei 0,86. Dann ergibt sich: P = 400V * 2,4A * 1,73 * cos (0,86) = 1663W.

In jeder Betriebsstunde würde der Umrichter ohne Netzdrossel also 1,66kW mehr Energie verbrauchen, als bei Betrieb mit Netzdrossel.
Im Jahr wären das 1600* 1,66kWh = 2656 kWh.
Rechnen wir einmal mit einen Preis von etwa 23Ct für die Kilowattstunde Industriestrom, dann sind das Mehrkosten von 2656* 0,23€= € 610,88.

Der Preis für die Netzdrossel liegt bei knapp €100,-- Sie hätte sich also schon nach 2 Monaten über die Stromersparnis von selbst bezahlt gemacht. Der Umrichter selbst hat einen Preis von € 800,--
Auch der Umrichter wäre also durch die Netzdrossel bereits nach knapp 16 Monaten amortisiert.


Fazit: Die Anschaffungskosten für eine Netzdrossel erscheinen zunächst hoch.

Berücksichtigt man aber auch die Betriebskosten des kompletten Antriebs, so sieht man, dass sich die Investition allein durch die Stromersparnis, welche sich beim Einbau einer Netzdrossel ergibt, sehr schnell bezahlt macht.

Darüber hinaus erhöht sich die zu erwartende Lebensdauer des Umrichters beträchtlich.

 

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