在2007年，貝加萊向全球的機器和設備制造商提供了超過65000個伺服驅動器，而且有迅速增加的趨勢。成功的基石來自：集成了節能解決方案的驅動技術。那么誰將從這個方案中獲益？誰又能持續從“插座”中獲得動力？一份詳盡的效益分析報告也許能夠提供一些答案。

過去如果有人提到節能增效，那么他們有可能是指減少成本。如今，富有成本意識的機器制造商改變了需求，成為現代化驅動概念的主要推動力量。為了在設計階段確保廣泛的解決方法，有必要遵循以下特定準則：

l         節能增效需要一個具體概念

l         使用強大的運動控制軟件

l         避免過大選擇

l         避免能源損失

l         結合并利用制動能量

l         分析并優化應用

l         信賴專業的合作伙伴

節能增效需要一個具體概念

如果有一些人會犯同樣的錯誤，那么有很多人也會面臨同樣的問題。所以，在探討驅動器的選擇、效率或制動能量再生之前，讓我們關注一下最重要的問題：正確的自動化概念是否正在實施？

高效的自動化概念是基于多功能的組件，它不會受限于處理器、內存或通信技術的效率。定性的多任務處理、極短的響應時間和完整的軟件是節能驅動概念的基石。

因此，首要的目標是淘汰獨立的驅動控制器、獨立的CNC控制器、獨立的機器人控制器、獨立的控制系統、分立的軟件工具和不統一的現場總線系統。集成的貝加萊自動化概念是建立在一些自動化組件基礎上的，其能夠滿足關于模塊化、拓撲結構和使用效率方面的所有要求。根據需要可以在本地或遠程結構中使用功能完善且強大的設備，驅動控制所需的組件可以分布于整個想要的自動化系統中。Ethernet POWERLINK是實現微秒范圍內精確同步的基礎，任何實時通信參與者都能通過它獲得所有電機和運動參數。

結論：

節能增效離不開現代自動化概念。淘汰不需要的組件可以節約大量花費——更不用說節約額外的能源開支了。

使用強大的運動控制軟件

通常為單軸建立高效的驅動并不是問題——但是針對一組軸就會比較困難。大多數特定行業的運動程序并不是限制在一個驅動單元中的，取而代之的是耦合軸運動的產品。在這種情況下，帶完整功能塊的運動控制軟件就成為提高能效的基礎。

這就需要一款軟件，它能夠指引軸之間進行運動能量的優化，并且提供不同行業伺服控制功能塊。貝加萊最終想到了這一解決方法：通用運動控制（Generic Motion Control）概念，在單一系統中融合了機器人技術、CNC技術、多軸運動和單軸定位。貝加萊的客戶可以從中獲益：通過運用技術協同效應如集成單個生產程序來實現節能增效。

結論：

軟件形成了一個現代自動化系統——有針對性地使用軟件為現代化生產提供了有力的支持，特別是針對節能的驅動設備。

避免過大選擇

選擇過大的驅動器是效率低下的主要來源，這里存在節約購置成本和能源成本的巨大潛力。針對最新貝加萊用戶的一份調查顯示，在過去使用的驅動組件中，約20%選擇過大。實際上，這些選擇過大的電機運行功率遠低于額定輸出。其結果就是：能效下降，能源成本上升——花費由終端用戶支付而非機器制造商。

貝加萊致力于為客戶提供優化選擇的驅動器。優化選擇中最重要的數據包括：功率、速度及使用效率的精確分析，運動條件，機械耦合，環境條件，還有與熱條件相關的廣泛信息。現有的規劃工具是軟件包ServoSoft。ServoSoft結合了電氣和機械驅動組件設置，它是整個貝加萊伺服系統的設計工具。

結論：

對驅動器進行簡單精確的選擇沒有任何問題。避免過大選擇不僅有助于降低驅動單元的購置成本，而且有助于降低能源成本。

避免能源損失

驅動效率隨著時間的推移不斷提高。然而，能源及與熱生成相關的損耗依舊是一個重要問題。如果遵循以下準則，那么就很容易避免能源損失。

l         有源供電：按實際需求使用能源

l         電力再生單元：阻止制動能量轉化為熱量

l         冷卻技術：盡量減少散熱

l         電機技術：使用高效電機

有源供電

你如何確保能源有效利用？帶功率因數校正功能的有源供電模塊確保電路中的純正弦電流消耗。其同樣可以用于非正弦值，并將電流有效值降到最小。在有功功率和視在功率間存在一個最佳關系（幾乎為1）。

電動驅動實現節能增效：由于具有功率因數校正功能，ACOPOSmulti可以實現功率因數φ=1。這意味著在電路中節能達50%

當傳統帶小功率因數的逆變器明顯具有較高有效能耗的時候，貝加萊ACOPOSmulti的有源供電確保了能源的高效使用。成本考慮為：所有系統事實上在安裝時都會有補償措施以降低視在功率。如果逆變器安置于電機和電源電路間，那么運營商只為有功功率買單。有源功率因數校正并不會直接降低電力成本。然而，通過以下方面它卻體現了巨大的間接成本優勢：有源供電模塊再生能源，熱優化，以及修正所有電機、驅動器、安全保護裝置、接線截面和變壓器的過大選擇。

電力再生

所有ACOPOSmulti供電模塊都具有電力再生能力，它可以防止制動動能轉化為熱量。和傳統設備不同，制動電阻絕不會產生熱量。集成的電力再生系統以高效環保的方式避免了制動能量轉變為配電柜中的熱量。

冷卻技術

即使運用最現代化的驅動技術，配電柜中的熱量標度仍是一個問題：在配電柜和生產車間中使用風機和氣溫控制單元會產生更高的能源成本和額外的維護費用。冷卻板冷卻法可以稍微減輕這一問題。該方法中使用水或油將散發的熱量排出配電柜，并完美地進入現有的冷卻回路中。這樣就能緩解生產間中的驅動器散熱問題。這樣的安排比傳統的冷卻單元更有效，因此也更節能。

在冷卻板冷卻法中，使用水或油將散發的熱量排出配電柜，并完美地進入現有的冷卻回路中

電機技術

現代化的生產設備要求電機緊湊且動力十足，它還要有極低的轉動慣量和最佳的效率。同步伺服電機在這里就是理想的解決方案，它相比異步電機顯然更有能效，因為它的磁場是利用永久磁鐵建立的。其結果就是：視在功率更低，熱量損失更低，效率更高，因此也更能提高能源效率。

結合驅動能量利用制動能量

如果你能制動，那么你就能勝出：有源供電模塊實際增加的效率是將制動產生的能量送回電源電路中。這里適用兩個基本條件：

1）             機器是否使用制動？

這個問題聽起來微不足道，但是連續工作的電機不可能利用制動能量。在這種情況下，相比無源供電來說，有源供電單元并不能節約成本——這里能耗是相同的，驅動單元的初始購置成本就成為唯一相關的因素。

如果機器部件運行啟動/停止操作（驅動軸加速然后制動），你就能依靠能量再生單元節省開支。通過再生25%的能量，有源供電相比無源供電額外的價格支出就能在一年半之后收回。而后節能仍在繼續——25%的成本節約來自再生能源。另一個優勢是：能量再生過程中，制動能量并不會轉化為熱能。

該圖顯示了2002年德國的工業能耗分布。驅動技術帶來的潛在節能是顯而易見的。（圖表來源：ZVEI）

2）             電源損耗有多大？

在驅動系統中，制動再生能量必須大于所有電源損耗，否則就無法節約能源。ACOPOSmulti系統擁有引領潮流的電源設計，將濾波器、扼流圈、電源模塊和24V輔助電源模塊的能耗降到最低，因此它可以為能源再生提高效率提供最佳條件。

生命周期成本實例：酸奶罐裝機9kW傳送伺服驅動器

通過有源電力再生，冷卻板冷卻，功率因數為1，可以潛在節省27900歐元（全生命周期的43%）。（計算：貝加萊）

分析并優化應用

有多少機器制造商會在原型機設計制造完之后投入時間和精力來驗證驅動單元的過大選擇？又有多少系統運營商會去分析有功功率、視在功率或電源干路的質量？在這里，投入時間和精力獲取必要的分析數據很重要。

結論：

如果沒有時間和精力，那么就需要正確的軟件工具來幫忙。

在貝加萊Automation Studio中，高級控制單元可以得到所有驅動軸的當前和歷史功率數據用于診斷——優化驅動，并最大化地提高效率。集成于Automation Studio中的Power Meter是一款用于全面分析電源電路的工具，它可以對有功功率、無功功率和視在功率進行高質量的測量。

信賴專業的合作伙伴

通常機器供應商為客戶安裝機器的成本較低，僅能滿足當前需求。然而，如果能源成本在機器購買三年后開始超過其初始成本時，整個生命周期成本就變得不利于客戶。此外，如果系統運營商指定機器制造商必須使用某些分包商，那么就會變得極其令人不快：分包商如果提供的是效率低下的驅動產品和概念，那么機器制造商就無法真正獲得對其它供應商的選擇權。

結論：

如果機器供應商被證明是節能增效方面的專家，那么通常他也將成為后續商業活動中很好的合作伙伴。比如，如果兩年后一個有源供電單元在生產中明顯體現其附加值，那么它很輕易就能被銷售給終端用戶。

信賴并依靠優秀的驅動方案供應商很重要，他們會建議客戶優化設備選擇，并通過創新產品和自動化方案來實現節能增效。貝加萊的銷售和應用工程師可以為驅動技術提供最優的設置和出色的工程設計。此外，貝加萊的客戶顧問也可以就節能增效方面給予系統運營商和生產企業全面的咨詢。

作者介紹：

Ralf Henkel先生自從2000年一月份以來一直受雇于位于巴特洪堡的貝加萊德國分公司。在2000年至2006年期間，他擔任應用工程師一職，從事項目包括包裝機械、擠出機械和印刷設備。2006年至今，他一直擔任貝加萊的技術銷售工程師。