Класс энергоэффективности электродвигателей это

Класс энергоэффективности электродвигателей это Энергоэффективность

Класс энергоэффективности электродвигателей это

с 08:00 до 18:00 Екб

  • Выгода 645 руб.

    Выпрямительный блок ZLKS1-100-6

    Выпрямительный блок ZLKS1-100-6

  • Выгода 2 965,65 руб.

    Электромагнитный тормоз DZS1-150 150 Н*м

    Электромагнитный тормоз DZS1-150 150 Н*м


Сейчас Вы — Гость на форумах «Проектант». Гости не могут писать сообщения и создавать новые темы.
Преодолейте несложную формальность — зарегистрируйтесь! И у Вас появится много больше возможностей на форумах «Проектант».

Последние сообщения на форуме «Водоснабжение и Канализация»

30 Апреля 2023 года, 15:01

26 Апреля 2023 года, 09:46

24 Апреля 2023 года, 17:09

14 Апреля 2023 года, 14:03

06 Апреля 2023 года, 06:55

04 Апреля 2023 года, 17:23

28 Марта 2023 года, 11:45

22 Марта 2023 года, 14:19

22 Марта 2023 года, 11:42

20 Марта 2023 года, 14:32

В недавнем прошлом в разных странах мира действовали собственные стандарты энергоэффективности. Например, в Европе руководствовались нормами СЕМЕР, Россия ориентировалась на ГОСТ Р 5167 2000, США — на стандарт EPAct.

В целях гармонизации требований к энергоэффективности электродвигателей Международной энергетической комиссией (МЭК) и Международной организацией по стандартизации (ISO) был принят единый стандарт IEC 60034-30. Данный стандарт классифицирует низковольтные асинхронные электродвигатели и унифицирует требования к их энергетической эффективности.

Содержание
  1. Что такое энергеэффективность электродвигателя?
  2. Основные потери можно условно разделяют на:
  3. Методы определения энергоэффективности
  4. 1 Область применения
  5. Особенности стандартизации
  6. В асинхронных двигателях повышение энергоэффективности достигается за счет
  7. Библиография
  8. 4 Особые случаи применения стандарта
  9. 5 Энергоэффективность
  10. Понятие энергоэффективности
  11. Энергоэффективность электродвигателей
  12. Препятствия на пути внедрения энергоэффективных систем электропривода
  13. Новые международные стандарты, регламентирующие энергоэффективность электродвигателей.
  14. Зачем нужна стандартизация энергоэффективности двигателей?
  15. Распределение мощностей по различным стандартам
  16. Электродвигатель АИР характеристики
  17. Классы энергоэффективности IEC
  18. Энергоэффективность электродвигателей по классам IE1 — IE4
  19. Приложение ДА (справочное)
  20. 2 Нормативные ссылки
  21. 3 Термины, определения и обозначения
  22. Классы энергоэффективности
  23. Энергетическая эффективность. Погружные лопастные насосы и электродвигатели для добычи нефти. Классы энергоэффективности
  24. Классы энергоэффективности электродвигателей
  25. Классы энергоэффективности IEC

Что такое энергеэффективность электродвигателя?

Понятие энергоэффективность означает оптимальное использование энергии, благодаря которому достигается снижение ее потребления при идентичной мощности нагрузки. Еще со школы мы знаем, что двигатель при работе теряет долю энергии в виде тепла. Главным знаком энергоэффективности электродвигателей является КПД. КПД – это отношение полезно использованной к суммарной энергии, полученной системой. 

Основные потери можно условно разделяют на:

  • механические потери (возникают от трения, возникшего в динамических частях двигателя);
  • магнитные потери (например, из-за токов Фуко);
  • электрические потери (потери при протекании тока).

Совокупный КПД электродвигателей составляет около 70 %, поэтому уровень их энергоэффективности играет значительную роль в решении задачи энергосбережения предприятия. Стоимость энергоэффективных электродвигателей в 1,2-2 раза больше стоимости электродвигателя стандартной энергоэффективности, поэтому срок окупаемости дополнительных затрат составляет 2-3 года в зависимости от среднегодовой наработки.

Методы определения энергоэффективности

Существует два метода определения КПД: прямой и косвенный. Прямой метод основан на экспериментальном измерении мощности и отличается некоторой неточностью. Новый стандарт предполагает использование косвенного метода, который опирается на следующие параметры:

  • исходная температура
  • нагрузочные потери, которые определяются с помощью измерений, оценки и математического расчета

Показатели КПД сопоставимы только при одинаковом методе определения значений. Косвенный метод подразумевает:

1. Измерение потерь мощности, рассчитанных по результатам нагрузочных испытаний.
2. Оценка потерь подводимой мощности при номинальной нагрузке до 1000 кВт.
3. Математический расчет: используется альтернативный косвенный метод с расчетом потерь Р (мощности). Определяется по следующей формуле:

η = Р2 /Р1=1-ΔР/Р1

где: Р2 — полезная мощность на валу двигателя; Р1 – активная мощность из сети; ΔР – суммарные потери в электродвигателях.

Более высокое значение КПД уменьшает потери и потребление электроэнергии электродвигателя и повышает его энергоэффективность.

Ряд российских стандартов, например, ГОСТ Р 54413-2011, можно соотнести с международными стандартами.

Соответствие российских ГОСТ международным стандартам


Соответствие российских ГОСТ международным стандартам.

Отличия российских стандартов от международных заключаются:

  • в некоторых особенностях математических расчетов для определения параметров оборудования;
  • в различиях в единицах измерения;
  • в процессах испытаний;
  • в параметрах испытательного оборудования;
  • в условиях выполнения испытаний;
  • в особенностях эксплуатации.

В России приняты те же классы энергоэффективности, что и в Европе. Информация о классах содержится в паспортных данных, технической документации, маркировке и на шильдиках.

Другие полезные материалы:
Преимущества векторного управления асинхронным двигателем
6 способов регулировки скорости двигателя
FAQ по электродвигателям
Тонкости настройки преобразователя частоты

С целью снижения всемирного потребления энергии, Международная электротехническая комиссия разработала и опубликовала новый стандарт, IEC 60034-30:2008.

Этот новый мировой стандарт определяет классы эффективности трехфазных двигателей низкого напряжения для питания 50/60 Гц с мощностью от 0,75 до 375 кВт.

В Европейском союзе данный стандарт был основой для норматива 2009/640/EU, который определяет минимальную допустимую эффективность для двигателей, выпускаемых на европейский рынок. С лета текущего года минимальным рекомендованным классом эффективности для этих двигателей является IE2 («высокий»).
Двигатели класса IE2 сочетают в себе преимущества более высокой эффективности с более продолжительным сроком службы. IE2 двигатели более эффективны даже при частичной нагрузке, что позволяет настроить оборудование для работы в оптимальном режиме. Дополнительно IE2 двигатели производят меньше шума и меньше нагреваются.
Следующим шагом будет обязательный переход к 2015 году на двигатели класса IE2, работающие совместно с регулятором частоты, либо на двигатели класса IE3 («премиум»).

Новая рекомендация достаточно широко повлияла на ассортимент продукции Systemair. Все трехфазные IEC двигатели, используемые, в серии вентиляторов MUB, в крышных вентиляторах DVN, DVNI, DVV и DVG, в кухонных вентиляторах KBT/KBR и MUB-K, в осевых вентиляторах AXC и AXBF, и в вентиляторах для агрессивных средств PRF, с мощностью выше 0,75 кВт, были заменены на высокоэффективные двигатели IE2 регулируемые преобразователями частоты.
В двигателях IE2 скорость не может регулироваться по напряжению, т.е. с помощью трансформаторов.
В этой связи Systemair предлагает новый спектр частотных преобразователей Systemair FRQ. Частотные преобразователи Systemair FRQ готовы к подключению, и таким образом, экономят время на пуско-наладочную настройку; и при выборе Systemair FRQ-S моделей, нет необходимости устанавливать дорогой экранированный кабель.

Дополнительным источником экономии может стать применение вентиляторов Systemair с EC-двигателями вместо изпользуемых в настоящее время двигателей класса IE2. Их скорость регулируется управляющим сигналом 0-10В, обеспечивая экономию до 50% энергии. Для более подробной информации, смотрите презентацию решения EC-Vent на сайте Systemair.
Пользуйтесь online каталогом для подбора вентиляторов.
Информация о земене и артикульных номерах у вентиляторов Systemair с двигателями IE2 приведена в документе, опубликованном на сайте Systemair.

Использование двигателей SynRM компании ABB с классом энергоэффективности IE5 обеспечивает уменьшение потерь энергии на 50 % по сравнению с двигателями класса IE2.

Разработанные компанией АВВ синхронные двигатели с реактивным ротором позволяют удовлетворить растущий международный спрос на повышение энергоэффективности и соответствуют классу энергоэффективности IE5, определенному Международной электротехнической комиссией (МЭК).

Двигатели SynRM компании ABB с классом энергоэффективности IE5 обеспечивают значительно меньшее потребление энергии, чем широко используемые асинхронные двигатели класса IE2. АВВ впервые представила SynRM в 2011 году, и проведенные исследования показали, что промышленные установки с использованием этих двигателей позволяют экономить до 25 % энергии в зависимости от применения.

Уровень эффективности IE5 стал возможным благодаря конструкции SynRM, которая сочетает в себе эксплуатационные преимущества технологии постоянных магнитов с простотой и удобством обслуживания асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

«Изменение климата и экологическая ответственность приводят к огромным изменениям во всех отраслях промышленности», — рассказывает Теро Хелпио, менеджер по низковольтным двигателям бизнес-подразделения «Электропривод» компании ABВ. — Мы ответили на этот вызов с помощью двигателей SynRM с классом энергоэффективности IE5, которые соответствуют самым строгим стандартам энергоэффективности».

Эти двигатели предоставляют промышленным предприятиям прекрасную возможность снизить потребление электроэнергии и выбросы CO2, а также повысить производительность и снизить затраты в течение жизненного цикла.

Дополнительными преимуществами двигателя IE5 SynRM являются более низкие температуры подшипников и обмоток, что повышает надежность и срока службы двигателя. Конструкция также имеет пониженный уровень шума для улучшения комфорта обслуживающего персонала.

Двигатели ABB IE5 SynRM могут использоваться в самых разных промышленных применениях, они обеспечивают точное управление и высокую эффективность во всем диапазоне скоростей, даже при частичных нагрузках. Это делает их идеальным вариантом для модернизации насосов, вентиляторов и компрессоров, а также для более требовательных применений, таких как экструдеры, мешалки, лебедки и конвейеры. Двигатели IE5 SynRM являются простой заменой асинхронных двигателей, поскольку имеют одинаковые размеры и выходную мощность, поэтому никаких механических модификаций не требуется.

Двигатели IE5 SynRM отвечают требованиям класса эффективности, определенного в стандарте IEC TS 60034-30-2, и выпускаются мощностью от 5,5 до 315 кВт в габаритах IEC 132-315, а также являются частью комплектного привода АВВ.

Научно-исследовательская компания “ЭМАШ” специализируется на разработке энергоэффективных электрических двигателей и генераторов для производителей электрических машин. Основные электромашины, проектируемые компанией, — синхронные реактивные двигатели, высокоскоростные двигатели и многополюсные безредукторные высокомоментные двигатели.

В статье описываться синхронный реактивный двигатель без магнитов в конструкции и приводятся экспериментальные сравнения синхронного реактивного двигателя, разработанного компанией “ЭМАШ”, с другими двигателями (асинхронный, синхронный с магнитами в роторе и синхронный реактивный европейского производства).

Класс энергоэффективности электродвигателей этоРис. 1 Синхронный реактивный двигатель класса энергоэффективности IE5,  разработанный компанией “ЭМАШ”

Результаты экспериментального сравнения синхронного реактивного двигателя, разработанного компанией “ЭМАШ”, и двигателей других производителей приведены ниже.

Таблица 1. Характеристики 1500 Вт 3000 об/мин двигателей

Стандарт  IEC 60034-30-2 Rotating electrical machines – Part 30-2: Efficiency classes of variable speed AC motors (IE-code)  устанавливает следующие уровни энергоэффективности для двигателей 1500 Вт 3000 об/мин: IE2=81.3%, IE3=84.2%, IE4=86.5%, IE5=88.9%. Номинальное значение КПД синхронного реактивного двигателя, разработанного компанией “ЭМАШ”, намного выше, чем номинальное значение КПД других двигателей, участвовавших в испытаниях, и существенно превышает уровень класса энергоэффективности IE5.

При насосной (вентиляторной) нагрузке (квадратичная зависимость момента от скорости) КПД синхронного реактивного двигателя компании “ЭМАШ” намного выше в широком диапазоне скоростей и моментов, что подтверждается экспериментальными данными, представленными на  рис. 2, рис. 3 и в таблице 2.

Класс энергоэффективности электродвигателей это

Таблица 2. Экспериментальное сопоставление двигателей

В таблице 2 Eff1  — это КПД двигателя на номинальной скорости и номинальном моменте,  Eff2  -это КПД на скорости, равной 75% от номинальной скорости и  моменте равном 50% от номинального момента, Eff3 — это КПД на скорости равной, 50% от номинальной скорости, и  моменте равном 25% от номинального момента.

КПД двигателей был измерен в соответствии со стандартом IEC 60034-2-3 Rotating electrical machines – Part 2-3: Specific test methods for determining losses and efficiency of converter-fed AC induction motors (Method 2-3-C: Input-output method). На рис. 4 изображена фотография экспериментальной установки.

Ротор синхронного реактивного двигателя состоит из листов шихтованной стали (рис. 1), не содержит беличью клетку или  магниты, что существенно упрощает технологию производства.

Синхронный реактивный двигатель класса энергоэффективности IE5 имеет меньшую себестоимость и меньший вес (на 2,5 кг, то есть на 20% легче), чем  асинхронный двигатель класса энергоэффективности IE3. Также синхронный реактивный двигатель имеет существенно меньшую себестоимость, чем синхронный двигатель с магнитами в роторе, так как не содержит дорогих редкоземельных магнитов в конструкции.

Высокое значение КПД синхронного реактивного двигателя ЭМАШ достигается благодаря использованию уникальной геометрии ротора — оптимизированной формы магнитопроводящих путей и магнитных барьеров. Конструкция синхронного реактивного двигателя, разработанного компанией “ЭМАШ”, защищена патентом.

Синхронный реактивный двигатель может быть применен вместо асинхронного или синхронного двигателя с магнитами на роторе в приводах с регулируемой скоростью вращения, таких как насосы, вентиляторы, компрессоры, экструдеры, конвейеры, миксеры, электрический транспорт, лифты, краны, электроинструмент, бытовые приборы, сервоприводы, и в других типовых приложениях.

Компания “ЭМАШ” может разработать синхронные реактивные двигатели в различном корпусе (общепромышленный, взрывозащищенный или любой другой корпус, выбранный заказчиком) в широком диапазоне мощностей.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ

Классы энергоэффективности односкоростных
трехфазных асинхронных двигателей
с короткозамкнутым ротором (код IE)

IEC 60034-30:2008
Rotating electrical machines — Part 30: Efficiency classes of single-speed,
three-phase, cage-induction motors (IE-code)
(MOD)

IEC/TS 60034-31:2010
Rotating electrical machines — Part 31: Selection of energy-efficient motors
including variable speed applications — Application guide
(MOD)

Цели и принципы стандартизации в
Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а
правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р
1.0-2004
«Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Государственным
образовательным учреждением высшего профессионального образования «Московский
энергетический институт (технический университет)» (ГОУВПО «МЭИ (ТУ)»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом
по стандартизации ТК 333 «Вращающиеся электрические машины»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ
Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от
22 сентября 2011 г. № 331-ст

4 Настоящий стандарт включает в себя модифицированные
основные нормативные положения (и приложения) следующих международного
стандарта и международного документа:

— МЭК 60034-30:2008 «Машины электрические вращающиеся. Часть
30. Классы КПД односкоростных трехфазных асинхронных двигателей с
короткозамкнутым ротором (код IE)» (IEC
60034-30:2008 «Rotating electrical machines — Part 30: Efficiency classes of single-speed, three-phase,
cage-induction motors (IE-code)»);

— МЭК/ТС 60034-31:2010 «Машины электрические вращающиеся.
Часть 31. Выбор энергоэффективных двигателей, включая перемены скоростей.
Руководство по применению» (IEC/TS
60034-31:2010 «Rotating electrical machines — Part 31: Selection of energy-efficient motors including variable speed applications. Application guide»).

При этом особенности российской национальной стандартизации
учтены в таблице 2, пункте 5.4.5, которые выделены
двойной вертикальной линией. Ссылки, включенные в текст стандарта для учета
потребностей российской национальной стандартизации, выделены курсивом.

Сведения о соответствии национальных стандартов Российской
Федерации ссылочным международным стандартам приведены в дополнительном
приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется
в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а
текст изменений и поправок — в
ежемесячно издаваемых
информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра
(замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет
опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные
стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также
в информационной системе общего пользования
на официальном сайте Федерального
агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Настоящий стандарт разработан для универсальной гармонизации
классов энергоэффективности электрических машин (далее — двигатели).

Потребление электроэнергии двигателями в промышленности
составляет от 30 % до 40 % всей вырабатываемой в мире электроэнергии, поэтому
увеличение энергоэффективности двигателя в комплексе с преобразователем с
учетом условий его применения — очень важная задача. Общий потенциал
энергосбережения от оптимизации электропривода может достигать от 30 % до 60 %.

В соответствии с выводами симпозиума по электрическим
машинам Международного энергетического агентства (IEA)
от 7 июля 2006 г. двигатели с повышенным коэффициентом полезного действия
(далее — КПД) в совокупности с преобразователем частоты могут сэкономить до 7 %
вырабатываемой электроэнергии. Примерно от четверти до трети этой экономии
происходит за счет увеличения КПД двигателя, остальная часть — за счет других
усовершенствований системы.

В настоящее время используют много систем стандартов по
энергоэффективности (NEMA, ЕРАСТ, CSA,
СЕМЕР, COPANT, AS/NZS, JIS, GB
и др.), совершенствующих систему уровней энергоэффективности. Это разнообразие
национальных стандартов создает трудности для производителей и коммерсантов,
ориентирующихся на мировой рынок.

Потенциал энергосбережения наиболее распространенных в
промышленности двигателей от 0,75 до 355 кВт, на которые распространяется
настоящий стандарт, характеризуется гистограммой, представленной на рисунке 1 (по
информации СЕМЕР). Потенциал энергосбережения определен как произведение
установленной мощности двигателей на среднее увеличение их КПД.

Класс энергоэффективности электродвигателей это

Рисунок
1 — Распределение потенциала энергосбережения двигателей по мощностям

В некоторых странах двигатели малой мощности включены в
область, регламентируемую стандартами энергоэффективности. Как правило, они не
являются трехфазными двигателями с короткозамкнутым ротором, не работают в
длительном режиме, поэтому обладают ограниченным потенциалом энергосбережения.

В ряде стран в область регламентации включены 8-полюсные
двигатели. Однако их доля мирового рынка мала (1 % и менее). В связи с широким
распространением регулируемого электропривода, а также с более приемлемой ценой
4- и 6-полюсных двигателей прогнозируют постепенное исчезновение 8-полюсных
двигателей с мирового рынка, поэтому настоящий стандарт их не охватывает.

При заданных выходной мощности и габаритных размерах
двигателя обычно проще добиться более высокой энергоэффективности, если
двигатель спроектирован и работает на частоте 60 Гц, нежели на частоте 50 Гц.

1 — Поскольку
применение и габаритные размеры двигателя связаны с развиваемым им моментом на
валу, а не мощностью, последняя растет пропорционально скорости, т. е. на 20 %
при переходе частоты от 50 до 60 Гц.

Потери в обмотках l2R доминируют преимущественно в асинхронных двигателях
малой и средней мощности. Они практически не меняются на частотах 50 и 60 Гц
при постоянном моменте. Несмотря на то что потери на трение, вентиляционные и в
стали возрастают с частотой, это не оказывает решающего влияния на суммарные
потери в двигателях. В результате суммарные потери при частоте 60 Гц возрастают
менее чем на 20 %, что приводит к увеличению КПД по сравнению с частотой 50 Гц.

Разница в КПД при частотах 50 и 60 Гц зависит от числа
полюсов и габарита двигателя. Как правило, можно считать, что КПД трехфазного асинхронного
двигателя с короткозамкнутым ротором мощностью от 0,75 до 355 кВт при 60 Гц
выше в сравнении с 50 Гц на величину от 2,5 % до 0,5 %. Исключение составляют
мощные 2-полюсные двигатели, у которых при 60 Гц КПД может быть ниже из-за
высоких потерь на трение, вентиляционных и в стали.

Требования настоящего стандарта для двигателей с питанием от
сети переменного тока частотой 50 Гц для классов энергоэффективности
нормального (IE1) и повышенного (IE2)
основаны на требованиях CEMEP-EU
для классов EFF2 и EFF1
соответственно. Однако они были скорректированы в части методов испытаний
(согласно СЕМЕР добавочные потери под нагрузкой PLL
составляют 0,5 % потребляемой мощности при номинальной нагрузке, а
настоящий стандарт предписывает определять их в ходе испытаний).

Требования к двигателям на 50 Гц класса премиум (IE3) устанавливают из расчета уменьшенных на 15 % — 20 %
потерь по сравнению с повышенным классом энергоэффективности.

Требования к двигателям на 60 Гц нормального класса (IE1) идентичны требованиям бразильских нормативных
документов, повышенного класса (IE2) и класса премиум (IE3) — нормативным документам ЕРАСТ (США).

Настоящий стандарт не предполагает, что все производители
будут выпускать двигатели всех классов или со всеми номинальными параметрами
конкретного класса.

Целесообразно выбирать класс энергоэффективности в
соответствии с областью применения двигателей и в зависимости от времени их
работы. В частности, для двигателей, работающих кратковременно, может оказаться
нерациональным использование двигателей классов повышенного и премиум.

Назначая минимальные характеристики по стандартам
энергоэффективности, необходимо рассматривать указанные ограничения наряду с
областью применения, как описано в разделе 4.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ

Классы энергоэффективности односкоростных
трехфазных
асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (код IE)

Rotating electrical machines.
Part 30. Efficiency classes of single-speed, three-phase, cage-induction motors
(IE-code)

Дата
введения — 2012-06-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на односкоростные
трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором с питанием от сети
переменного тока частотой 50 и 60 Гц, напряжением до 1000 В (допустимы два и
более уровня номинального напряжения и частоты), мощностью от 0,75 до 355 кВт,
имеющие 2, 4 или 6 полюсов, рассчитанные на продолжительный S1
или повторно-кратковременный S3 режим работы с продолжительностью включения
(ПВ) 80 % и выше, допускающие прямое включение и работающие в условиях согласно
МЭК 60034-1 (раздел 6).

Стандарт устанавливает классы энергоэффективности
(энергетических показателей).

Особенности стандартизации

Благодаря единому стандарту IEC заказчики электродвигателей во всем мире могут легко распознать оборудование с необходимыми параметрами.

Классы энергетической эффективности IE, описываемые стандартом IEC/EN 60034-30, основываются на результатах испытаний, проводимых в соответствии с международным стандартом IEC/EN 60034-2-1-2007. Этот стандарт определяет энергоэффективность, основываясь на показателях потерь мощности и КПД.

Отметим, что у российского рынка электродвигателей есть свои особенности. Отечественных производителей условно можно разбить на две группы. Одна группа указывает в качестве главного показателя КПД, другая не указывает ничего. Таким образом формируется недоверие к электрооборудованию, что служит барьером к приобретению российской продукции.

В асинхронных двигателях повышение энергоэффективности достигается за счет

  • Применения более современных марок электротехнической стали с меньшими удельными потерями и меньшей толщиной листов сердечников
  • Очевидно, чем выше КПД (и ниже потери), тем меньше энергии потребляет электродвигатель из сети для создания той же самой мощности. С ростом энергоэффективности увеличивается и срок службы двигателя.
  • Уменьшения воздушного зазора между статором и ротором и обеспечением его равномерности 
  • Снижения электромагнитных нагрузок, т.е. увеличения массы активных материалов при уменьшении количества витков и увеличения сечения проводника обмотки (приводит к снижению сопротивлений обмоток и электрических потерь)
  • Оптимизацией геометрии зубцовой зоны, применением современной изоляции и пропиточного лака, новых марок обмоточного провода

Библиография

Ключевые
слова: машины электрические вращающиеся, асинхронные двигатели с
короткозамкнутым ротором, коэффициент полезного действия, класс энергоэффективности

4 Особые случаи применения
стандарта

Двигатели, на которые распространяется настоящий стандарт,
могут использоваться в электроприводах с регулированием скорости (см. ГОСТ Р
МЭК 60034-17).
При таком применении номинальный КПД двигателя не может быть
достигнут из-за потерь от высших гармонических питающего напряжения.

Двигатели с системой охлаждения, отличной от IC0Ax, IC1Ax, IC2Ax, IC3Ах, IC4Ax
(см. ГОСТ
20459
),
могут не соответствовать требованиям высоких классов
энергоэффективности.

В ряде стран двигатели разрабатывают для использования в
ограниченном пространстве (высокотехнологичная продукция с габаритными
размерами меньше обычных в рамках данных национальных стандартов). Данные
двигатели также входят в область распространения настоящего стандарта. Однако
ввиду уменьшенных габаритных размеров они могут не соответствовать высоким
классам энергоэффективности.

Настоящий стандарт также распространяется на двигатели,
сконструированные для работы во взрывоопасных средах в соответствии с ГОСТ Р МЭК
60079-0
.
Однако в результате соблюдения специальных требований
безопасности и ряда ограничений (увеличенный зазор, пониженный пусковой ток,
усиленные уплотнения и т. п.) такие двигатели могут не соответствовать высоким
классам энергоэффективности.

1 — Для
прохождения процедуры обязательной сертификации в целях подтверждения
соответствия требованиям высоких классов энергоэффективности для некоторых из
указанных выше типов двигателей могут понадобиться дополнительные затраты и
время.

Двигатели специальной конструкции, предназначенные для
работы:

— в механизмах со специфическими требованиями (тяжелый пуск,
механические характеристики специальной формы, частые пуски-торможения, низкий момент
инерции ротора);

— в сетях со специфическими характеристиками (ограниченный
пусковой ток, колебания напряжения и частоты);

— в специфических условиях окружающей среды (например,
высокие или низкие температуры, задымленность, большая высота над уровнем
моря),

могут не соответствовать высоким классам
энергоэффективности.

2 — При
назначении минимального уровня энергоэффективности в национальных стандартах
данные ограничения могут быть рассмотрены регулирующими органами.

5 Энергоэффективность

5.1.1 Общие сведения

Энергоэффективность — совокупность характеристик, отражающих
отношение полезного эффекта использования энергетических ресурсов к затратам
энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта,
применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу,
индивидуальному предпринимателю.

Класс энергоэффективности — характеристика продукции,
отражающая ее энергоэффективность, в настоящем стандарте — КПД в номинальном
режиме.

КПД в дальнейшем определяют как отношение выходной мощности
к входной при номинальных мощности на выходе PN,
напряжении питания UN и частоте
питания fN, выраженное в процентах.

КПД и потери определяют в соответствии с ГОСТ
РМЭК 60034-2-1
.

Для двигателей класса энергоэффективности IE1
(стандартный) и двигателей с более низкими показателями приемлемы методы
испытаний, характеризующиеся малой и средней погрешностью. Выбранный метод
испытаний должен быть отражен в технической документации на двигатель.

Для двигателей классов энергоэффективности выше IE1 приемлемы только методы испытаний, характеризующиеся
малой погрешностью.

5.1.2 Номинальные напряжение питания, частота питания и
мощность на выходе

Двигателям, рассчитанным на большие отклонения питающего
напряжения, например 400 В ± 10 %, должен быть присвоен только один класс
энергоэффективности, невзирая на отклонения, а двигателям, рассчитанным на
несколько номинальных значений напряжения питания, частоты питания и мощности
на выходе, может быть присвоено несколько классов энергоэффективности — по
одному на каждое сочетание номинальных параметров. В этом случае на заводской
табличке с техническими данными указывают минимальный КПД и соответствующий ему
класс энергоэффективности (код IE). Все КПД и соответствующие
им классы энергоэффективности (коды IE) указывают в
технических документах на двигатель.

— Например, в
Японии обычно используют следующие комбинации: 220 В/50 Гц — 200 В/60 Гц — 220
В/60 Гц, а в Европе: 380 В/50 Гц — 400 В/50 Гц — 415 В/50 Гц — 460 В/60 Гц. В
этих случаях присваивают три или четыре номинальных значения КПД и класса
энергоэффективности соответственно.

Номинальные значения напряжения и частоты, при которых
магнитный поток двигателя постоянен, например 230/400 В (/Y) или 230/460 В (YY/Y), требуют указания только одного
значения КПД и класса энергоэффективности.

5.1.3 Дополнительные устройства

Некоторые двигатели, на которые распространяется настоящий
стандарт, могут быть укомплектованы такими дополнительными устройствами, как,
например, уплотнители на валу, внешние вентиляторы, механические тормоза,
блокираторы обратного вращения, тахогенераторы и т. п., и их различными
комбинациями.

Однако, поскольку данные устройства не являются неотъемлемой
частью конструкции двигателя, определение КПД для всех этих комбинаций не
требуется. Испытания для определения КПД проводят на базовых образцах
двигателей без дополнительных устройств.

Мотор-редукторы и мотор-насосы часто укомплектованы
стандартными двигателями с уплотнителями, препятствующими проникновению масел
или воды в двигатель. Такие уплотнители следует рассматривать как
принадлежность редуктора или насоса, поэтому энергоэффективность двигателя
можно определять без их учета.

5.2 Номинальные характеристики

Нестабильность свойств материалов, технологии производства,
процедуры испытаний приводит к различиям в КПД отдельных экземпляров
выпускаемых двигателей, так что можно говорить о некотором диапазоне
энергоэффективности для каждой серии двигателей. Поэтому за нормативные значения
КПД следует принимать значения, приводимые в настоящем стандарте.

Номинальный КПД должен быть равен или выше нормативного
значения, указанного в настоящем стандарте, а класс энергоэффективности должен
соответствовать приведенному на заводской табличке коду IE.

КПД любого экземпляра двигателя, измеренный при номинальных
нагрузке, напряжении и частоте, должен быть не менее разности нормативного
значения и допустимого отклонения КПД по ГОСТ
Р 52776
.

— В
технической документации рекомендуется указывать КПД при 50 %, 75 % и 100 %
номинальной нагрузки. В настоящем стандарте приведены нормативные значения КПД
при номинальной нагрузке.

5.3 Классификация и маркировка

5.3.1 Общие сведения

Обозначение класса энергоэффективности состоит из букв IE (сокращение определения «International
Energy-efficiency Class», в переводе —
«Международный класс энергоэффективности»), после которых без пробела следует
номер класса в соответствии с таблицей 1 настоящего стандарта.

5.3.2 Классы энергоэффективности

1 — Классы энергоэффективности IE

5.3.3 Двигатели с КПД, меньшим
нормативных значений

На заводских табличках двигателей, имеющих КПД, меньший
нормативного значения, указанного в таблицах 3 и 4, класс энергоэффективности не
указывают.

Номинальный КПД и класс энергоэффективности IE должны быть приведены на заводской табличке.

Пример — 1Е2-84,0 %.

5.4 Значения нормативных КПД

5.4.1.1 Частота питающего напряжения 50 Гц

В общем случае нормативный КПД
рассчитывают по формуле

где A, B, C,
D
— интерполяционные коэффициенты,
определяемые по таблице 2;

PN — номинальная мощность двигателя, кВт.

1 — Формула (1) и
интерполяционные коэффициенты получены математически как наилучшее приближение
к кривой, описывающей предельное значение номинального КПД, и в них не следует
искать физического смысла.

В таблице 2 для примера приведены коэффициенты интерполяции
для мощностей в пределах 0,75 — 200 кВт и частоты 50 Гц. Для мощностей свыше
200 до 355 кВт данные коэффициенты не используют, и следует руководствоваться
значениями таблиц 310.

Полученный по формуле (1)п, %, должен быть округлен с точностью до
десятых долей, т. е. хх,х %.

Нормативные значения КПД для частоты 50 Гц для стандартной
шкалы мощностей в пределах 0,75 — 355 кВт приведены в таблицах 3, 5, 7 и 9. Если номинальная
мощность двигателя (до 200 кВт) не совпадает со значениями в указанных
таблицах, следует воспользоваться формулой (1).

2 — Если
необходима оценка класса энергоэффективности двигателя мощностью ниже 0,75 кВт,
формула (1)
и интерполяционные коэффициенты могут быть использованы для расчета как
справочная информация.

2 — Коэффициенты интерполяции (справочная информация)

5.4.1.2 Частота питающего
напряжения 60 Гц

Нормативные значения КПД для частоты 60 Гц приведены в
таблицах 4,
6, 8 и 10. Для
мощностей, отличных от приведенных в указанных таблицах, нормативные значения
КПД могут быть получены следующим образом:

— для мощностей, равных или превышающих среднее
арифметическое значение ближайших приведенных в таблицах, КПД равен наибольшему
из табличных;

— для мощностей, меньших среднего арифметического значения
ближайших приведенных в таблицах, КПД равен наименьшему из табличных.

5.4.2 Нормативные значения КПД класса
энергоэффективности нормального (
IE1)

3 — Нормативные значения КПД, %, для класса энергоэффективности IE1 при частоте 50 Гц

4 — Нормативные значения КПД, %, для класса энергоэффективности IE1 при частоте 60 Гц

5.4.3 Нормативные
значения КПД класса энергоэффективности повышенного (
IE2)

5 — Нормативные значения КПД, %, для класса энергоэффективности IE2 при частоте 50 Гц

6 — Нормативные значения КПД, %, для класса энергоэффективности IE2 при частоте 60 Гц

5.4.4 Нормативные
значения КПД класса энергоэффективности премиум (
IE3)

7 — Нормативные значения КПД, %, для класса энергоэффективности IE3 при частоте 50 Гц

8 — Нормативные значения КПД, %, для класса энергоэффективности IE3 при частоте 60 Гц

5.4.5 Нормативные значения КПД класса энергоэффективности
суперпремиум (
IE4)

9 — Нормативные значения КПД, %, для класса энергоэффективности IE4 при частоте 50 Гц

10 — Нормативные значения КПД, %, для класса энергоэффективности IE4 при частоте 60 Гц

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.

Нерациональное использование энергии

Рис. 1а. Нерациональное использование энергии

Рациональное 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:

  • повышению энергетической безопасности;
  • снижению вредного экологического воздействия вследствие использования энергоресурсов;
  • повышению конкурентоспособности промышленности в целом.

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.

Структура потребления электроэнергии в России

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

Q=4,5·24·365=39420 кВт.

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

C=2·39420=78840 руб.

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

Активная мощность, потребляемая из сети:

Р1=Р2/η=55/0,939=58,6 кВт.

ΔP=Р1–Р2=58,6-55=3,6 кВт.

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

Q=3,6·24·365=31536 кВт.

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

C=2·31536=63072 руб.

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.

Сравнение обычного электродвигателя с энергоэффективным

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:

  • 1. механические потери (включают в себя вентиляционные потери, потери в подшипниках, потери на трение щеток о коллектор или контактные кольца);
  • 2. магнитные потери (потери на гистерезис и вихревые токи);
  • 3. электрические потери (потери в обмотках при протекании тока).

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:

  • 1. Применение электротехнических сталей с улучшенными магнитными свойствами и уменьшенными магнитными потерями;
  • 2. Использование дополнительных технологических операций (например, отжиг для восстановления магнитных свойств сталей, как правило, ухудшающихся после механообработки);
  • 3. Использование изоляции с повышенной теплопроводностью и электрической прочностью;
  • 4. Улучшение аэродинамических свойств для снижения вентиляционных потерь;
  • 5. Использование высококачественных подшипников (NSK, SKF);
  • 6. Увеличение точности обработки и изготовления узлов и деталей двигателя;
  • 7. Использование двигателя совместно с частотным преобразователем.

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

cosφ=Р1/S,

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:

  • 1. Замена только одного или двух электродвигателей на целом предприятии является несущественной мерой;
  • 2. Низкий уровень информированности потребителей в области классов энергоэффективности двигателей, их различий и существующих стандартов;
  • 3. Раздельное финансирование на многих предприятиях: распорядитель бюджета на закупки электродвигателей часто является не тем лицом, которое занимается вопросами снижения себестоимости выпускаемой продукции или несет ежегодные расходы на техническое обслуживание;
  • 4. Приобретение электродвигателей в составе комплексного оборудования, производители которого часто в целях удешевления продукции устанавливают электродвигатели низкого качества;
  • 5. В рамках одной компании расходы на приобретение оборудования и на потребление энергии за срок службы часто оплачиваются по разным статьям;
  • 6. На многих предприятиях существуют запасы электродвигателей, как правило, того же типа и того же класса эффективности.

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).

Классы энергоэффективности согласно новому стандарту IEC 60034-30

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).

Классы энергоэффективности согласно старому стандарту IEC 60034-2

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

Зачем нужна стандартизация энергоэффективности двигателей?

Классы энергоэффективности IEC

Благодаря единому стандарту IEC заказчики электродвигателей во всем мире могут легко распознать оборудование с необходимыми параметрами.

В недавнем прошлом в разных странах мира действовали собственные стандарты энергоэффективности односкоростных трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Например, в Европе руководствовались нормами СЕМЕР, Россия ориентировалась на ГОСТ Р 5167 2000, США — на стандарт EPAct.

В целях гармонизации требований к энергоэффективности электродвигателей Международной энергетической комиссией (МЭК) и Международной организацией по стандартизации (ISO) был принят единый стандарт IEC 60034-30. Данный стандарт классифицирует низковольтные асинхронные электродвигатели и унифицирует требования к их энергетической эффективности.

Распределение мощностей по различным стандартам

Стандарт IEC 60034-30 охватывает электродвигатели мощностью от 0,75 до 375 кВт с числом пар полюсов 2р = 2, 4, 6.

Показатели СЕМЕР распределялись по КПД для электродвигателей мощностью до 90 кВт и полюсностью 2р = 2, 4.

Нормы Epact – величина мощности от 0,75 до 150 кВт с парным числом полюсов 2р = 2, 4, 6.

Электродвигатель АИР характеристики

Классы энергоэффективности IEC

Классы энергоэффективности IEC

  • IE1 = стандартный класс энергоэффективности (стандартный класс КПД (аналог EFF2))
  • IE2 = высокий класс энергоэффективности (повышенный класс КПД (аналог EFF1))
  • IE3 = высший класс энергоэффективности (премиум класс КПД)

В России 01.06.2012 г. введен в действие национальный стандарт ГОСТ Р 54413-2011. Отечественные производители электродвигателей не всегда указывают значения КПД своей продукции, что, кстати, не мешает ей лидировать на рынке электромоторов в России.

Энергоэффективность электродвигателей по классам IE1 — IE4

Классы энергоэффективности по стандарту ГОСТ IEC 60034-30-1-2016 распространяются на электродвигатели:

  • напряжением от 50 до 1000В;
  • с питанием исключительно от источника синосуидального напряжения;
  • при работе в режиме S1;
  • предназначенные для работы при температуре окружающей среды от минус 20°С до плюс 60°С (вне указанного диапазона, не входят в область применения настоящего стандарта);
  • КПД представлены для температуры окружающей среды 25°С
  • класс IE3 и выше не применяется для многих типов электродвигателей: взрывозащищенные, систем дымоудаления, однофазные и др.;
  • подробнее смотрите в стандарте ГОСТ IEC 60034-30-1-2016

Приложение ДА
(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных национальных и
межгосударственных стандартов
международным стандартам, использованным в качестве ссылочных
в примененных международном стандарте и международном документе

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на
следующие стандарты:

ГОСТ
Р 52776-2007
(МЭК 60034-1:2004) Машины электрические вращающиеся.
Номинальные данные и характеристики

ГОСТ
Р МЭК 60034-2-1-2009
Машины электрические вращающиеся. Часть 2-1.
Стандартные методы определения потерь и коэффициента полезного действия
вращающихся электрических машин (за исключением машин для подвижного состава)

ГОСТ
Р МЭК/ТС 60034-17-2009
Машины электрические вращающиеся. Часть 17.
Руководство по применению асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором при
питании от преобразователей

ГОСТ Р МЭК
60079-0-2007
Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования

ГОСТ
20459-87
Машины электрические вращающиеся. Методы охлаждения. Обозначения

ГОСТ 27471-87
Машины электрические вращающиеся. Термины и определения

3 Термины, определения и обозначения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены основные термины и
определения, установленные в ГОСТ 27471,
а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 двигатель со встроенным тормозом (brake motor): Двигатель, укомплектованный электромеханическим
тормозным механизмом, воздействующим непосредственно на вал без муфты.

3.1.2 мотор-редуктор (geared motor):
Двигатель, напрямую соединенный с редуктором (входной элемент редуктора
установлен непосредственно на валу двигателя).

3.1.3 мотор-насос (pump motor):
Двигатель, напрямую соединенный с насосом без муфты (рабочее колесо насоса
установлено непосредственно на валу двигателя).

3.1.4 средний КПД (average
efficiency): Средняя величина КПД семейства двигателей, имеющих
одинаковую конструкцию и номинальные данные.

3.1.5 нормативный КПД (nominal
efficiency): Величина КПД, соответствующая определенному классу
энергоэффективности, выбранная по таблицам настоящего стандарта.

3.1.6 номинальный (паспортный) КПД (rated
efficiency): Величина КПД, заявленная производителем и равная
номинальному КПД или превышающая его.

п
нормативный КПД, %;

N — номинальный КПД,
%;

fN — номинальная
частота питания, Гц;

nN — номинальная
частота вращения, мин-1;

PN — номинальная
мощность на выходе (валу), кВт;

TN — номинальный
момент на валу, Нм;

UN — номинальное
напряжение питания, В.

Классы энергоэффективности

Стандарт IEC 60034-30 2008 определяет три международных класса энергоэффективности:

  • IE1 – стандартный класс (Standard Efficiency). Примерно эквивалентен европейскому классу EFF2.
  • IE2 – высокий класс (High Efficiency). Примерно эквивалентен классу EFF1 и классу EPAct в США для 60 Гц.
  • IE3 – премиум. Идентичен классу NEMA Premium для 60 Гц.

Стандарт распространяется почти на все промышленные трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Исключение составляют двигатели:

  • работающие от частотного преобразователя;
  • встроенные в конструкцию оборудования (например, в насосный агрегат или вентилятор), когда невозможно провести независимое испытание.

Соотношение стандартов


Соотношение единого международного стандарта с нормами различных стран мира.

Энергетическая эффективность. Погружные лопастные насосы и электродвигатели для добычи нефти. Классы энергоэффективности

ГОСТ Р 56624-2015. Страница 1
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 2
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 3
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 4
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 5
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 6
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 7
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 8
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 9
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 10
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 11
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 12
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 13
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 14
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 15
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 16
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 17
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 18
ГОСТ Р 56624-2015. Страница 19

Классы энергоэффективности электродвигателей

Понятие энергоэффективность означает оптимальное использование энергии, благодаря которому достигается снижение ее потребления при идентичной мощности нагрузки. Еще со школы мы знаем, что двигатель при работе теряет долю энергии в виде тепла. Главным знаком энергоэффективности электродвигателей является КПД. КПД – это отношение полезно использованной к суммарной энергии, полученной системой. Основные потери можно условно разделяют на:

  •  • механические потери (возникают от трения, возникшего в динамических частей двигателя);
  •  • магнитные потери (например, из-за токов Фуко);
  •  • электрические потери (потери в стали при протекании тока).

Классы энергоэффективности IEC

Для того чтобы классифицировать эл.двигатели была разработана особая классификация, утвержденная организацией IEC. Так действующим евростандартом IEC60034-30-1 выделяют вот такие классы энергоэффективности электродвигателей:

  •  • IE1 – это стандартный тип;
  •  • IE2 – высокая группа эффективности;
  •  • IE3 – сверхвысокий класс;
  •  • IE4 – премиум класс

График сравнения энергоэффективных электродвигателей

Благодаря наличию данного разграничения определяют нижние уровни эффективности электрических систем. Так же система рангов по понятным причинам подстегивает здравую конкуренцию, не давая уйти рынку в стагнацию.

На графике, представленном выше, наглядно можно увидеть вышеупомянутое разделение на категории. Чем большее КПД выдает

эл двигатель

при данной нагрузке – тем выше будет ранг энергоэффективности электродвигателя.
Сравним данные классы энергоэффективности на примере асинхронных электродвигателей: сопоставим их цены, актуальность установки под те или иные задачи. Для начала стоит сразу расставить все точки над i. Стоит четко понимать: чем выше

КПД электромотора

, тем дольше он прослужит. Почему? Все очень просто. Чем выше коэффициент полезного действия, тем меньше тепловых потерь, значит, эл.двигатель меньше греется и, следовательно, дольше живет. От сюда следует:

  • выбирая асинхронный электромотор более высокого разряда, вы экономите на энергии;
  • вы уменьшаете так называемую «цену жизненного цикла» — двигатель придется реже менять.

Электродвигатели IE1 чаще всего применяются там, где наиважнейшим критерием служит дешевизна, простота конструкции (как следствие – простота ремонта) и доступность готового оборудования.

Электродвигатели IE2 применяют, когда необходима более тонкая настройка оборудования для работы его в оптимальном режиме. Данный класс электродвигателей более эффективен, по сравнению с предыдущим даже при частичной нагрузке. Так же, безусловно, стоит отметить, что в них используются менее мощные и как следствие менее шумные вентиляторы (охлаждающие мотор). На представленной ниже диаграмме наглядно видны преимущества данного класса по сравнению с IE1

Сравнение энергоэффективных двигателей IE1 IE2 IE3 IE4

Электродвигатели IE3 получили признание не так давно, а именно в 2017 году. Именно тогда вступил в силу Регламент ЕС указывающий, что двигатели мощностью от 0,75 до 375кВт должны соответствовать типу IE3 или же типу IE2 с применением преобразователя частоты. Они способны работать даже при длительных перегрузках в диапазоне 10-15%. Следовательно, применяют данные моторы, например, на станках, где трудно заметить перегрузку, ведь мощность на валу рабочей машины постоянно изменяется.

Электродвигатели IE4 – это двигатели премиум сегмента. В них используются уникальные системы аэродинамики, теплообмена, конструкции и так далее. Внимание заслуживает повышенное содержание активных материалов и максимальное уменьшение воздушного зазора, благодаря сверхточной соосности всех центров агрегата. Априори, внедрение двигателей класса IE4 незамедлительно снизит энергозатраты производства.

Эффект от внедрения более энергоэффективных двигателей:

  • экономия потребления электроэнергии;
  • снижение мощности, необходимой для работы оборудования с электроприводом (как следствие, опять-таки, экономия);
  • снижение затрат на обслуживание оборудования (чем выше энергоэффективность мотора, тем больше его срок наработки на отказ).

Так, например, использование двигателя мощностью 55 кВт повышенного класса энергоэффективности позволяет сэкономить около 8000 кВт в год от одного двигателя.

Читайте также:  Cаморегулируемая организация в области энергетического обследования (СРО-Э-150)НЕКОММЕРЧЕСКОЕ ПАРТНЕРСТВО «МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ АЛЬЯНС ЭНЕРГОАУДИТОРОВ»
Оцените статью
GISEE.ru - Официальный сайт
Добавить комментарий