Класс энергоэффективности двигателя что это

Сервис и обслуживание насосов и арматуры по всему миру

Благодаря своей универсальности насосы и арматура KSB находят свое применение в широком спектре областей, будь то инженерные системы зданий и сооружений, технологические процессы промышленных предприятий, коммунальное водоснабжение или транспортировка и очистка сточных вод, техническое оснащение объектов энергетики и многое другое. Наши клиенты выбирают комплексные решения от KSB , доверяют нашему опыту и профессионализму, чувствуют себя надежно защищенными благодаря нашей сервисной поддержке на всех этапах жизненного цикла оборудования. Именно это делает компанию KSB надежным поставщиком и партнером. Комплексные инженерные решения от KSB – гарантия высочайшего качества, максимальная экономия электроэнергии, идеальная сочетаемость компонентов и безупречная работа всей системы.

Основными продуктами производственной программы KSB являются центробежные насосы. К ним относятся, например, промышленные насосы, насосы для технологических процессов, химические насосы, насосы для водоснабжения , скважинные насосы, погружные насосы, насосы для сточных вод или циркуляционные насосы. Оборудование KSB производится в соответствии с общепринятыми мировыми стандартами (EN и ISO), в зависимости от области применения возможно исполнение по API, ATEX, ANSI, ASTM, ASME и др. По своим энергоэффективным характеристикам соответствует предписаниям и директивам Европейского Союза.Основанная в 1871 году во Франкентале, Германия, компания KSB является одним из ведущих производителей и поставщиков насосного оборудования и трубопроводной арматуры. На сегодняшний день KSB – это глобальное предприятие, представленное собственными торговыми компаниями, производственными площадками и сервисными центрами в 100 странах мира на 5 континентах.История сотрудничества компании KSB с предприятиями бывшего Советского Союза началась с поставки процессных насосов в  1930 году. В настоящее время тысячи единиц насосов, мешалок и арматуры KSB успешно эксплуатируются на  водоканалах, объектах промышленно-гражданского строительства, в технологических процессах промышленных предприятий, а также на объектах большой и малой энергетики. Мы предлагаем  насосное оборудование, трубопроводную арматуру,  системные решения, оказываем техническую поддержку на стадии проектирования, при необходимости услуги по шефмонтажу и пуско-наладке, вводу в эксплуатацию, гарантийному и послегарантийному обслуживанию, разработке индивидуальных программ по сервисному сопровождению в течение всего жизненного цикла оборудования, предоставляем услуги по диагностике и аудиту систем.За многие годы своей работы мы приобрели репутацию надежного поставщика и партнера.

В «Справочном сценарии ЕС до 2050 г.», опубликованном в прошлом году Еврокомиссией, отмечается, что европейские требования по энергоэффективности будут ужесточаться. Связано это с несколькими факторами.

Во-первых, ожидается падение общего уровня энергопроизводства. При этом сильно возрастет доля возобновляемых источников энергии в энергетическом балансе: с 21% в 2020 году до 24% – в 2030 году и 31% – в 2050-м. Это в свою очередь потребует снижения числа энергоемких потребителей, особенно не связанных с промышленностью (то есть в основном речь идет о ЖКХ и аграрном секторе).

Во-вторых, планируется рост издержек в энергетической отрасли, связанных с прогнозируемым в ближайшей перспективе повышением цен на ископаемое топливо. Они стабилизируются не раньше 2030 г. Предполагается, что в связи с этими факторами общие затраты на энергосистемы увеличатся примерно до 12,3% ВВП ЕС к 2020 году. Как следствие, средние розничные цены на электроэнергию будут неуклонно повышаться – до 18% (по сравнению с уровнем 2010 года) к 2030-му. В период 2030 –2040 годов рост стабилизируется на 20% ежегодно.

Для достижения заявленных в прогнозе целей единственным способом является сокращение электропотребления, причем без последствий для роста промышленности и других производящих отраслей. Очевидным значительным резервом такого снижения была и остается энергоэффективность применяемого электрооборудования, главным образом – электродвигателей.

По различным оценкам, именно на долю моторов приходится до 46% от общемирового потребления электроэнергии. 70% от этого количества «съедают» двигатели промышленного назначения (до 80% — асинхронные моторы). При этом усредненный КПД электродвигателей составляет около 70%. Очевидно, что повышение доли энергоэффективного оборудования, выведение из технологических схем устаревших моделей и разработка новых конструктивных решений помогут заметно сократить энергозатраты.

Чтобы стимулировать и гармонизировать этот процесс, Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission; IEC, МЭК) в 2014 году предложила ввести обновленную систему классификации электродвигателей по уровню энергоэффективности. Это добровольный стандарт, принятый на основе консенсуса интересов производителей и потребителей разных стран.

Стандарт IEC 60034-30-1 ed1.0:2014 «Электрические машины вращательного действия – Часть 30-1: Классы эффективности электродвигателей переменного тока с питанием от сети (код IE)» принят взамен прежней редакции от 2008 года.

Настоящий стандарт распределяет электродвигатели по КПД на четыре класса:

В настоящее время разрабатывается еще один уровень энергоэффективности – IE5, который, возможно, уже в недалекой перспективе сменит категорию «суперпремиум».

Классификация позволяет регуляторам принявших стандарт стран определять минимальные требования к уровню энергоэффективности при составлении норм и правил по энергопотреблению. Например, в ЕС с января 2015 года все двигатели мощностью от 7,5 до 375 кВт должны быть классом не ниже IE3, а двигатели IE2 допускаются только с устройствами частотной регулировки.

С января 2017 года уже все двигатели мощностью от 0,75 до 375 кВт должны быть классом не ниже IE3 (ограничения для IE2 продолжают действовать). Россия также присоединилась к решению МЭК и разработала на основе предложенной классификации свой стандарт – ГОСТ IEC 60034-1-2014 «Машины электрические вращающиеся». На практике в странах ЕС к настоящему моменту уже превалируют электродвигатели класса IE3, а производители активно выпускают на рынок моторы IE4, хотя регламенты для класса Super Premium еще находятся в стадии утверждения в МЭК.

Для наиболее распространенных асинхронных двигателей основной проблемой дальнейшего увеличения энергоэффективности стал практически достигнутый конструктивный предел уменьшения потерь при использовании апробированных технических решений и материалов. То есть в настоящий момент возможность повышения КПД таких электродвигателей класса IE4 связана с перекомпоновкой и экстенсивным улучшением (использованием большего количества меди и стали, изменением конструкции ротора). Однако снижение потерь таким образом ведет к увеличению массогабаритных параметров двигателя и, как следствие, повышению цены и усложнению монтажа.

Поэтому ведущие производители в настоящий момент развивают альтернативные, но зарекомендовавшие себя технологии. К ним относятся, например, синхронные двигатели на постоянных магнитах. Потенциально такое решение способно обеспечить наибольшую энергоэффективность при сохранении компактности и небольшого веса двигателя. Этому способствует и активное улучшение технических характеристик магнитов на основе редкоземельных металлов. Скорее всего, электродвигатели этой конструкции и станут основой нового класса энергоэффективности.

Синхронные двигатели на постоянных магнитах, которые можно отнести к классу выше, чем IE4, и маркировать, как IE5, уже появились на мировом рынке. Их выпускает компания GRUNDFOS, ведущий мировой производитель насосного оборудования.

Новые электродвигатели MGE, которые будут устанавливаться на большинстве промышленных моделей компании, имеют более высокие характеристики, чем класс IE4. Этого удалось добиться благодаря улучшению микропроцессорных составляющих встроенного частотного преобразователя мотора, уменьшению потерь в обмотке статора, пластинах статора и ротора, а также сведению к минимуму потерь при прохождении тока через пазы и контактные кольца ротора и на трение в подшипниках.

Обновленными электродвигателями уже комплектуются одни из самых востребованных линеек оборудования GRUNDFOS — вертикальные многоступенчатые насосы CRE, CRNE и установки повышения давления на их основе Hydro Solo-E, Hydro Multi-E, Hydro MPC-E. Моторы MGE также устанавливают на насосы серий TPE, NBE, NKE, которые предназначены для центральных тепловых пунктов, котельных и мини-ТЭС. Все эти модели выпускаются на российском заводе концерна в Истринском районе Подмосковья, и уже с 1 марта 2017 года они серийно оснащаются электродвигателями класса IE5.

«Зачастую насосное оборудование работает практически круглосуточно, и чтобы сократить затраты на электроэнергию, необходимо оптимизировать его работу. Новые двигатели позволяют существенно снизить финансовые затраты на оплату коммунальных счетов. По предварительным данным исследований GRUNDFOS, при использовании насосов с двигателями класса IE5 затраты на электричество сократятся до 10% по сравнению с оборудованием класса IE3, самого распространенного на сегодняшний день», – отмечает Роман Марихбейн, руководитель по развитию бизнеса Департамента промышленного оборудования, ООО «ГРУНДФОС».

Статья из журнала «Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ», №4/2018

Давайте начнем с самого начала. Какое значение для вас имеет эффективность электродвигателя и почему вас это должно волновать? Ответ заключается в том, что, используя меньше энергии, мы можем помочь предотвратить изменение климата. Сегодня 45% всей электроэнергии преобразуется в движение двигателями в зданиях и промышленных установках. И выработка электроэнергии приводит к значительному количеству CO2 выбросы, которые вызывают глобальное потепление. Поэтому, если мы хотим сократить выбросы и остановить глобальное потепление, лучше всего начать с повышения эффективности двигателей. И в мире двигателей синхронные реактивные двигатели IE5 (SynRM motors) — самое лучшее место для начала.

Нравится нам это или нет, но почти все, что мы используем в повседневной жизни, производится на какой-то фабрике. От продуктов питания и воды до одежды — все производится или перерабатывается. И где бы что-то ни производилось, производственная линия работает непрерывно, 24 часа в сутки, 365 дней в году. И каждая производственная линия в мире нуждается в двигателях для поддержания ее в движении и вентиляторах для охлаждения. Это также относится к водной промышленности. Везде, где у вас есть водоснабжение, есть электродвигатели, приводящие в действие насосы. Любая отрасль, о которой вы только можете подумать, нуждается в двигателях. В результате в мире насчитывается около 300 миллионов промышленных систем с электроприводом.

Если бы мы могли повысить эффективность каждого из этих двигателей всего на несколько процентов, это позволило бы сэкономить огромное количество энергии. Синхронные реактивные двигатели обеспечивают ту большую экономию, к которой мы стремимся, но потребовалось много лет разработки, чтобы продвинуться так далеко. Давайте рассмотрим 5 особенностей синхронных реактивных двигателей.

1. Реактивный двигатель — это старая концепцияРеактивный двигатель был изобретен в 1838 году, и первым типом был переключаемый реактивный двигатель, который использовал механические переключатели для управления скоростью двигателя. Этот переключаемый механизм означал, что двигатели могли вращаться только с той скоростью, с какой могли работать переключатели. В 1800-х годах, когда паровые двигатели все еще были в моде, это была очень низкая скорость. Со временем методы переключения улучшились, однако двигатели по-прежнему имели недостатки, в том числе непостоянную скорость вращения из-за пульсаций крутящего момента.

Что такое нежелание?Точно так же, как электричество течет по проводам, магнетизм может течь через металл. Чем труднее течь магнетизму, тем слабее магнетизм. Когда магнетизму трудно течь, мы называем это “нежеланием”.

2. Первый синхронный реактивный двигатель был изобретен в 1923 годуТеоретически синхронные реактивные двигатели обеспечивали гораздо более стабильную скорость вращения, чем переключаемые двигатели, поскольку их вращение было синхронным с частотой питающего тока. Однако в то время не существовало технологии точного управления, поэтому двигатели не могли эффективно эксплуатироваться. Потребовалось еще почти 90 лет, чтобы появилась правильная технология управления.

3. Синхронные реактивные двигатели для работы полагаются на приводы с переменной скоростьюПриводы с регулируемой скоростью используют сложную твердотельную силовую электронику и программное обеспечение для очень точного регулирования частоты питающего тока двигателя, переключая ее тысячи раз в секунду. Это дает приводам с регулируемой скоростью возможность очень эффективно управлять синхронными реактивными двигателями, поддерживая точно нужную скорость и мощность вращения.

Как управление двигателем с регулируемой частотой вращения позволяет экономить энергию?Многие промышленные машины, такие как конвейерные ленты, используют электродвигатели, работающие с одной скоростью. Когда вы хотите изменить скорость машины, вы используете для этого старые добрые шестерни, точно так же, как шестерни в вашем автомобиле. Однако это означает, что двигатель тоже приводит в движение шестерни и часто работает с неоправданно высокой скоростью. Все это тратит впустую энергию.

Однако, когда вы можете напрямую регулировать скорость двигателя, вам не нужны шестерни. Когда вы хотите, чтобы ваша машина работала медленнее, вы просто запускаете двигатель медленнее. Это то, что делают приводы с регулируемой скоростью – они напрямую управляют скоростью двигателя. Никаких передач не требуется, и не используется ненужная энергия.

4. ABB представила на рынке первую современную технологию синхронного сопротивленияВ 2004 году инженеры ABB поняли, что их технология привода с регулируемой скоростью имеет потенциал для успешной работы синхронных реактивных двигателей. В 2011 году, после многих лет исследований, испытаний и разработок, компания ABB наконец представила свои новые комплекты приводов SynRM на Ганноверской выставке в Германии. Эти новые двигатели с самого начала были разработаны для использования в комплекте с приводами с регулируемой скоростью. Это обеспечивает оптимальную эффективность, точное управление двигателем, превосходную надежность и длительный срок службы изделия. Хотите верьте, хотите нет, но срок службы продукта имеет значение. В некоторых отраслях промышленности, где производство идет без остановок, им приходится заменять свои двигатели каждые три-четыре месяца.

5. Двигатели IE5 являются наиболее энергоэффективным типом доступных двигателейТеперь ABB предлагает комплекты электроприводов SynRM с классом энергоэффективности IE5 ultra-premium для двигателя. Это означает, что ABB предлагает наилучшие доступные технологии для повышения эффективности двигателя. Чтобы дать вам представление о том, как это может повлиять на глобальное потребление энергии, большинство промышленных двигателей в настоящее время имеют класс эффективности IE3. Двигатели IE5 SynRM от ABB обеспечивают до 40% меньшие потери энергии по сравнению с двигателями IE3, а также значительно меньшее потребление энергии и выбросы CO₂.

С точки зрения бизнеса, технология SynRM может экономить много электроэнергии и, следовательно, денег в год. С точки зрения охраны окружающей среды это также может привести к значительному сокращению выбросов CO2.

Технология, способная изменить ситуацию к лучшему, находится здесь и сейчас. Мы просто должны решить использовать его. Присоединяйтесь к движению за энергоэффективность, и давайте сделаем мир более энергоэффективным.

Для достижения максимальной эффективности процесса выберитеСинхронный двигательподходящая пара изнаше спортивное портфолиосамостоятельно или с помощьюинструмент выбора приводадля ориентированного выбора.

Понятие энергоэффективности

Под энергоэффективностью понимается рациональное использование энергетических ресурсов, с помощью которого достигается уменьшение потребления энергии при том же уровне нагрузочной мощности.

На рис. 1а, б приведены примеры нерационального и рационального использования энергии. Мощности Рн приемников 1 и 2 одинаковые, при этом потери ΔР1, выделяющиеся в приемнике 1, значительно превосходят потери ΔР2, которые выделяются в приемнике 2. Как следствие, потребляемая мощность ΔРп1 приемником 1 больше мощности ΔРп2, потребляемой приемником 2. Таким образом, приемник 2 является энергоэффективным по сравнению с приемником 1.

Рис. 1а. Нерациональное использование энергии

Рис. 1б. Рациональное использование энергии

В современном мире вопросам энергоэффективности уделяется особое внимание. Объясняется это отчасти тем, что решение данной задачи может привести к достижению основных целей международной энергетической политики:

В последнее время был принят целый ряд инициатив и мер в отношении энергоэффективности на региональном, национальном и международном уровнях.

Энергетическая стратегия России

В России разработана Энергетическая стратегия, которая подразумевает развёртывание программы энергоэффективности в рамках комплексной политики энергосбережения. Данная программа направлена на создание базисных условий для ускоренного технологического обновления энергетической отрасли, развития современных перерабатывающих производств и транспортных мощностей, а также на освоение новых, перспективных рынков.

23 ноября 2009 г. президентом Российской Федерации Д.А. Медведевым был подписан Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Данный закон формирует принципиально новое отношение к процессу энергосбережения. В нем четко обозначены полномочия и требования в этой области для всех уровней власти, а также заложена основа для достижения реального результата. Законом вводится обязанность по учету энергетических ресурсов для всех предприятий. Организации, совокупные годовые затраты которых на потребление энергоресурсов превышают 10 миллионов рублей, предлагается обязать до 31 декабря 2012 года и далее не реже 1 раза в 5 лет проходить энергетические обследования, по результатам которых составляется энергетический паспорт предприятия, фиксирующий продвижение по шкале энергоэффективности.

С принятием закона ‘Об энергоэффективности’, одними из ключевых статей документа стали поправки в Налоговый кодекс (Статья 67 часть 1), которые освобождают от налога на прибыль предприятия, использующие объекты, имеющие наивысший класс энергоэффективности. Правительство РФ готово оказывать субсидии и снижение налогового бремени тем предприятиям, которые готовы поднять своё оборудование до уровня энергосберегающей техники.

Энергоэффективность электродвигателей

По данным РАО «ЕЭС России» за 2006-й год около 46% вырабатываемой электроэнергии в России потребляется промышленными предприятиями (рис. 1), половина этой энергии посредством электродвигателей преобразуется в механическую.

Рис. 2. Структура потребления электроэнергии в России

В процессе преобразования энергии, часть ее теряется в виде тепла. Величина потерянной энергии определяется энергетическими показателями двигателя. Применение энергоэффективных электродвигателей позволяет существенно снизить потребление энергии и уменьшить содержание углекислого газа в окружающей среде.

Основным показателем энергоэффективности электродвигателя, является его коэффициент полезного действия (далее КПД):

η=P2/P1=1 – ΔP/P1,

где Р2 – полезная мощность на валу электродвигателя, Р1 – активная мощность потребляемая электродвигателем из сети, ΔP – суммарные потери возникающие в электродвигателе.

Очевидно, чем выше КПД (и соответственно ниже потери), тем меньше энергии потребляет электродвигатель из сети для создания той же самой мощности P2. В качестве демонстрации экономии электроэнергии при использовании энергоэффективных двигателей сравним количества потребляемой мощности на примере электродвигателей ABB обычной (М2АА) и энергоэффективной (М3АА) серий (рис. 3).

1. Серия М2АА (класс энергоэффективности IE1): мощность Р2=55 кВт, частота вращения n=3000 об/мин, η=92,4%, cosφ=0,91

Активная мощность, потребляемая из сети:

Р1=Р2/η=55/0,924=59,5 кВт.

ΔP=Р1–Р2=59,5-55=4,5 кВт.

Если предположить, что данный двигатель работает 24 часа в сутки, 365 дней в году, то количество энергии, теряемое и выделяемое в виде тепла

При средней стоимости электроэнергии 2 руб. за кВт/ч количество потерянной электроэнергии за 1 год в денежном эквиваленте

2. Серия М3АА (класс энергоэффективности IE2): мощность Р2=55 кВт, частота вращения n=3000 об/мин, η=93,9%, cosφ=0,88

Р1=Р2/η=55/0,939=58,6 кВт.

ΔP=Р1–Р2=58,6-55=3,6 кВт.

Таким образом, в случае замены обычного электродвигателя (класс IE1) энергоэффективным (класс IE2) экономия энергии составляет 7884 кВт в год на один двигатель. При использовании 10 таких электродвигателей экономия составит 78840 кВт в год или в денежном выражении 157680 руб./год. Таким образом, эффективное использование электроэнергии позволяет предприятию снизить себестоимость выпускаемой продукции, тем самым, повысив ее конкурентоспособность.

Стоимостная разница электродвигателей с классами энергоэффективности IE1 и IE2, составляющая 15621 руб., окупается приблизительно за 1 год.

Рис. 3. Сравнение обычного электродвигателя с энергоэффективным

Следует отметить, что с ростом энергоэффективности увеличивается и срок службы двигателя. Это объясняется следующим. Источником нагрева двигателя являются потери, выделяемые в нем. Потери в электрических машинах (ЭМ) подразделяются на основные, обусловленные протекающими в ЭМ электромагнитными и механическими процессами, и добавочные, обусловленные различными вторичными явлениями. Основные потери подразделяют на следующие классы:

Согласно эмпирическому закону срок службы изоляции уменьшается в два раза при увеличении температуры на 100С. Таким образом, срок службы двигателя с повышенной энергоэффективностью несколько больше, так как потери и следовательно нагрев энергоэффективного двигателя меньше.

Способы повышения энергоэффективности двигателя:

Еще одним важным параметром, характеризующим энергоэффективность электродвигателя, является коэффициент нагрузки cosφ. Коэффициент нагрузки определяет долю активной мощности в полной, поступающей в электродвигатель из сети.

где S – полня мощность.

При этом только активная мощность преобразуется в полезную мощность на валу, реактивная мощность нужна лишь для создания электромагнитного поля. Реактивная мощность поступает в двигатель и возвращается обратно в сеть с удвоенной частотой сети 2f, создавая тем самым в подводящих линиях дополнительные потери. Таким, образом, система, состоящая из двигателей с высоким значениями КПД, но низкими значениями cosφ, не может считаться энергоэффективной.

Препятствия на пути внедрения энергоэффективных систем электропривода

Не смотря на высокую результативность энергоэффективных решений, на сегодняшний день существует ряд препятствий для распространения энергоэффективных систем электропривода:

Важным аспектом в вопросах, связанных с энергоэффективностью электрических машин, является популяризация принятия решения на приобретение оборудования на основе оценки суммарных эксплуатационных расходов за срок службы.

Новые международные стандарты, регламентирующие энергоэффективность электродвигателей.

В 2007, 2008-м гг. IEC были введены два новых стандарта, касающихся энергоэффективности электродвигателей: стандарт IEC/EN 60034-2-1 устанавливает новые правила определения КПД, стандарт IEC 60034-30 – новые классы энергоэффективности электродвигателей.

В стандарте IEC 60034-30 установлены три класса энергоэффективности трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (рис. 1).

Рис. 4. Классы энергоэффективности согласно новому стандарту IEC 60034-30

В настоящее время обозначение классов энергоэффективность часто можно увидеть в виде следующих комбинаций: EFF3, EFF2, EFF1. Однако границы разделения классов (рис. 2) установлены старым стандартом IEC 60034-2, на смену которому пришел новый IEC 60034-30 (рис. 1).

Рис. 5. Классы энергоэффективности согласно старому стандарту IEC 60034-2

Концерн KSB (Германия), мировой производитель насосов и арматуры, постоянно заботится о повышении качества и надежности своего оборудования, а также его энергоэффективности и экологичности. В связи с этим насосы Etaline для систем отопления, водоснабжения, охлаждения, вентиляции и кондиционирования комплектуются энергоэффективными двигателями нового поколения.

В современном обществе вопрос энергопотребления и экономии топливно-энергетических ресурсов выдвигается на первый план. Расчет стоимости жизненного цикла оборудования становится все более весомым аргументом при формировании технико-экономического обоснования (ТЭО) выбора в пользу того или иного поставщика. Стоимость закупки оборудования, как правило, составляет лишь самую мизерную часть того, что придется заплатить в процессе его эксплуатации, где в свою очередь одной из главных статей расходов являются затраты на электроэнергию. Насосное оборудование — весьма энергоемко, т.к эксплуатируется практически круглогодично в зависимости от типа инженерной системы, в которой оно установлено. Именно поэтому большинство производителей активно разрабатывают и внедряют оборудование, позволяющее достигать максимального КПД при минимальных энергозатратах. Ввиду всего вышесказанного немецкий концерн KSB разработал новое поколение двигателей SuPremE, которое позволяет реализовать огромный потенциал энергосбережения.

SuPremE — это синхронный реактивный электродвигатель мощностью от 0,55 до 45 кВт класса энергоэффективности IE4.

Преимущество и энергоэффективность двигателя

В то время как принцип действия асинхронных моторов и синхронных двигателей с постоянными магнитами общеизвестен, о преимуществах синхронных реактивных двигателей знают далеко не все. По своей конструкции синхронные реактивные двигатели состоят из статора и ротора, но сердечник этого двигателя собран из стальных пластин специальной геометрии, характеризуемой наличием потокопроводящих и потокопрерывающих сегментов. При наличии трехфазного тока распределенная в прорезях статора обмотка генерирует вращающееся поле в двигателе. Управление от частотного преобразователя позволяет увеличивать ток с нуля до номинального и изменять скорость во время работы. При номинальных нагрузках моторы с ротором на постоянных магнитах и реактивные двигатели показывают практически одинаковый КПД. Однако насосное оборудование никогда не работает в постоянном режиме, это зависит от многих факторов, например, времени суток, сезона, водоразбора и пр. В режиме работы с частичной нагрузкой именно реактивный двигатель обеспечивает более высокий КПД (разница составляет более 3%). Кроме того, пусковой момент реактивного двигателя намного лучше, это объясняется меньшей инертной массой его ротора по сравнению с ротором мотора на постоянных магнитах. Ротор на постоянных магнитах более чувствителен к температурным или токовым броскам, которые влияют на его срок службы. Для изготовления его магнитной составляющей требуется редкоземельный металл, ресурсы которого исчерпаемы. Таким образом, учитывая современные требования к энергоэффективности и экологичности оборудования, синхронный реактивный двигатель является наиболее оптимальным решением.

За разработку нового высокоэффективного синхронного реактивного двигателя SuPremE класса IE4 в 2012 году концерн KSB получил премию: «За достижения в области промышленности 2012» в Ганновере, Германия. А 12 марта 2014 года в Берлине на ежегодной конференции независимой межотраслевой ассоциации немецких предприятий (DENEFF) синхронному реактивному двигателю SuPremE присудили титул самого впечатляющего изобретения в области энергосбережения.

Свой выбор члены жюри обосновали так: «Воспользовавшись новой технической разработкой можно наладить конвейерное производство модернизированных и оптимизированных с точки зрения энергопотребления стандартных низковольтных двигателей. Это позволит значительно сократить энергозатраты при эксплуатации оборудования». Карстен Мюллер, член Бундестага и председатель совета ассоциации немецких предприятий (DENEFF) на церемонии награждения сказал: «Все финалисты доказали, что новаторство уже по сути является неиссякаемым источником энергии и что экономия электроэнергии может стать более ощутимой и реальной. Компания KSB продемонстрировала легендарнейший дух предпринимательства и изобретательства, благодаря которому стала возможна революция в энергосбережении».

Итак, концерн KSB предоставляет уникальную возможность приобрести насос Etaline с частотным преобразователем, оснащенный высокоэффективным электродвигателем SuPremЕ, по цене насоса с двигателем класса IE2. Эксплуатация такого агрегата дает экономию электроэнергии до 70% по сравнению с использованием стандартного оборудования.

«Технологии со знаком качества», — гарантирует компания KSB.

Подготовлено пресс-службой ООО «КСБ»

Требования стандартов энергоэффективности ЕС постоянно ужесточаются. Подсчитано, что половина всей потребляемой Евросоюзом энергии идет на питание электродвигателей, причем 20–25 % этого объема используется для питания электронасосов. Поэтому неудивительно, что новые стандарты энергоэффективности снова повышают требования к эксплуатируемым на территории ЕС электронасосам. Здесь необходимо сделать оговорку: нормативы Евросоюза, по большей части применимы к асинхронным двигателям как наиболее распространенным и применяемым в самых разных приложениях, и практически забывают более эффективные технологии – такие как синхронный двигатель.

Анализ существующих сегодня насосных систем показал, что большинство электродвигателей практически не эксплуатируются в режиме номинальной нагрузки, вместо этого основную часть времени они работают с частичной нагрузкой. Например в Европе двигатели, как правило, эксплуатируются на уровне не выше 60 % от номинальной мощности. Показатели энергоэффективности в этом случае значительно ниже расчетных, в то время как законодательно устанавливаемые нормативы для электродвигателей учитывают только работу при номинальной нагрузке.  Для того, чтобы решить это противоречие, концерн KSB разработал новый реактивный синхронный двигатель SuPremE, комплектуемый частотным преобразователем PumpDrive. При полной нагрузке KSB SuPremE демонстрирует очень высокую эффективность. Но основное достоинство KSB SuPremE заключается в том, что и при частичной нагрузке его эффективность настолько велика, что оставляет далеко позади все известные альтернативные варианты.

Таким образом двигатель KSB SuPremE является единственным правильным выбором по сравнению с применяемыми сегодня другими электродвигателями для работы в зоне частичной нагрузки. Двигатель KSB SuPremE с контролируемой частотой вращения – это своего рода энергетическая диета: 60 % экономии достигается за счет контроля частоты вращения, а дополнительную экономию до 30 % обеспечивает сам двигатель.Диаграмма показывает эффективность двигателя SuPremE при мощности в 7,5 кВт и частоте вращения 1 500 об/мин в сравнении с 2‑полюсным асинхронным двигателем, отвечающим требованиям стандарта энергоэффективности IE3, вступающему в силу 1 января 2015 года.

SuPremE сумел обогнать свое время: уже сегодня он полностью соответствует нормативам энергоэффективности IE4, который вступит в действие только в 2017 году.

Слагаемые преимущества двигателя SuPremE

Двигатели KSB SuPremE способны эффективно работать на различных частотах. При работе в расчетной точке SuPremE превосходят обычные асинхронные двигатели по КПД. При частичной загрузке разница КПД становится еще более впечатляющей (см. график). Такой выигрыш в энергопотреблении объясняется тем, что двигатель KSB SuPremE не является системой с прямым пуском (DOL-starting), требующей дополнительного питания для собственной работы.

Надежность

Использование общедоступных долговечных материалов, доведенный до абсолюта принцип магнитного сопротивления и длительный срок службы подшипников – это те слагаемые, которые делают двигатель KSB SuPremE долговечным, надежным и позволяют ни в чем не уступать двигателям дру‑гих типов. Вероятность выхода двигателя из строя дополнительно снижается за счет отсутствия необходимости в датчиках положения ротора. Пониженная температура ротора положительно влияет на срок службы подшипников, делая его даже более продолжительным, чем срок службы под шипников в стандартных асинхронных двигателях.

Совместимость с системами IE2

Если система спроектирована для асинхронного двигателя по стандарту IE2, на его место всегда можно установить двигатель SuPremE, т. к. типоразмеры нового решения полностью повторяют типоразмеры устаревающего двигателя по стандарту IE2. В случае использования SuPremE вместо заложенного в проект двигателя IE2 можно не сомневаться в том, что задача будет решена гораздо более эффективно.

Экологичность

Двигатель SuPremE не использует постоянных магнитов, производимых из редкоземельных элементов (добыча этих материалов связана с загрязнением окружающей среды), поэтому его «экологический отпечаток» (степень негативного воздействия на окружающую среду) значительно ниже показателей синхронных или асинхронных двигателей с постоянными магнитами. То есть, можно говорить о том, что двигатели KSB SuPremE вносят существенный вклад в выживание всей нашей планеты.

Дополнительное уменьшение энергопотерь

Пластины ротора сконструированы таким образом, чтобы сделать работу двигателя KSB SuPremE абсолютно гладкой, ровной и тихой.

Пример реализации

Исходные условия: закрытый контур охлаждающей системы используется для кондиционирования воздуха и производственных объектов.

Принятые меры: замена одного из центробежных насосов, установленных в производственных цехах на систему KSB, включающую:

Итак, мы убедились, что реактивный синхронный двигатель KSB SuPremE больше, чем любой другой, достоин называться энергоэффективным двигателем. Электродвигатель KSB SuPremE – это единственный двигатель с преобразователем частоты, который соответствует требованиям эффективности IE4, и при этом не содержит магнитов. Поэтому он не только экономно расходует электроэнергию, но и помогает оптимизировать использование других ресурсов.