U energeticky úsporných motorů se v důsledku zvýšení hmotnosti aktivních materiálů (železo a měď) zvyšují nominální hodnoty účinnosti a cosj. Energeticky účinné motory se používají například v USA a jsou účinné při konstantní zátěži. Proveditelnost použití energeticky úsporných motorů by měla být posouzena s ohledem na dodatečné náklady, protože malého (až 5%) zvýšení jmenovité účinnosti a cosj se dosáhne zvýšením hmotnosti železa o 30-35%, mědi o 20- 25 %, hliník o 10-15 %, t .e. zvýšení ceny motoru o 30-40%.

Přibližné závislosti účinnosti (h) a cos j na jmenovitém výkonu pro konvenční a energeticky úsporné motory od firmy Gould (USA) jsou uvedeny na obrázku.

Zvýšení účinnosti energeticky úsporných elektromotorů je dosaženo následujícími konstrukčními změnami:

· Jádra jsou prodloužená, sestavená ze samostatných plechů z elektrooceli s nízkými ztrátami. Taková jádra snižují hustotu magnetického toku, tj. ztráty v oceli.

· Ztráty mědi jsou sníženy díky maximálnímu využití drážek a použití vodičů se zvýšeným průřezem ve statoru a rotoru.

· Další ztráty jsou minimalizovány díky pečlivému výběru počtu a geometrie zubů a drážek.

· Během provozu vzniká méně tepla, což umožňuje snížit výkon a velikost chladicího ventilátoru, což vede ke snížení ztrát ventilátoru a tím i ke snížení celkových ztrát výkonu.

Vysoce účinné motory snižují náklady na energii snížením ztrát motoru.

Testy provedené na třech „energeticky úsporných“ elektromotorech ukázaly, že při plném zatížení byly výsledné úspory: 3,3 % u elektromotoru o výkonu 3 kW, 6 % u elektromotoru o výkonu 7,5 kW a 4,5 % u elektromotoru o výkonu 22 kW.

Úspora při plném zatížení je přibližně 0,45 kW, což při nákladech na energii 0,06 $ / kW. h je 0,027 $ / h. To odpovídá 6 % provozních nákladů elektromotoru.

Běžný elektromotor o výkonu 7,5 kW stojí 171 USD, zatímco vysoce účinný elektromotor stojí 296 USD (prémiové 125 USD). Z tabulky vyplývá, že doba návratnosti motoru se zvýšenou účinností, vypočtená na základě mezních nákladů, je přibližně 5000 hodin, což odpovídá 6,8 měsíci provozu elektromotoru při jmenovité zátěži. Při nižším zatížení bude doba návratnosti o něco delší.

Účinnost použití energeticky úsporných motorů bude tím vyšší, čím větší bude zatížení motoru a čím se jeho provozní režim blíží konstantní zátěži.

Využití a výměnu motorů za energeticky úsporné je třeba hodnotit s přihlédnutím ke všem dodatečným nákladům a jejich životnosti.

Hospodářská krize se dnes šíří celým světem. Jedním z důvodů je energetická krize. Proto je dnes otázka úspor energie velmi akutní. Toto téma je aktuální zejména pro Rusko a Ukrajinu, kde jsou náklady na elektřinu na jednotku výroby 5x vyšší než ve vyspělých evropských zemích. Snížení spotřeby elektřiny podniky palivového a energetického komplexu Ukrajiny a Ruska je hlavním úkolem vědy, elektrotechnického a elektronického průmyslu v těchto zemích. Více než 60 % elektřiny spotřebované v podnicích připadá na elektrický pohon. Pokud vezmeme v úvahu, že jeho účinnost není vyšší než 69%, pak pouze použití energeticky úsporných motorů může ušetřit více než 120 GWh elektřiny ročně, což bude činit více než 240 milionů rublů ze 100 tisíc elektromotorů. Pokud k tomu připočteme úspory při snižování instalovaného výkonu, dostaneme více než 10 miliard rublů.

Pokud tato čísla přepočítáme na spotřebu paliva, pak úspora bude činit 360–430 milionů tun standardního paliva ročně. Toto číslo odpovídá 30 % veškeré domácí spotřeby energie v zemi. Pokud k tomu připočteme úsporu energie díky použití frekvenčního měniče, pak toto číslo stoupne na 40 %. Rusko již podepsalo příkaz ke snížení energetické náročnosti o 40 % do roku 2020.

Od září 2008 je v Evropě přijata norma IEC 60034-30, kde jsou všechny motory rozděleny do 4 tříd energetické účinnosti:

• standardní (tj. 1);
• vysoká (tj. 2);
• nejvyšší, PREMIUM (tj. 3);
• super vysoká, Super-Premium (tj. 4).

Dnes všichni významní evropští výrobci začali vyrábět energeticky účinné motory. Navíc všichni američtí výrobci nahrazují motory s „vysokou“ energetickou účinností motory s „nejvyšší“, PREMIUM energetickou účinností.

• V našich zemích se také vyvíjejí energeticky účinné řady motorů pro všeobecné použití. Pro výrobce existují tři výzvy, jak zlepšit energetickou účinnost;
• Vývoj a vývoj nových energeticky účinných modelů nízkonapěťových asynchronních motorů, odpovídajících světové úrovni rozvoje elektrotechnického a strojírenského průmyslu pro použití na domácím i mezinárodním trhu;
• Zvýšení hodnot účinnosti nově vytvořených energeticky účinných motorů podle normy energetické účinnosti IEC 60034-30, přičemž nárůst spotřeby materiálu u motorů třídy ie2 není větší než 10 procent;
• Mělo by být dosaženo úspory aktivních materiálů odpovídající úspoře 10 kW výkonu na kg mědi vinutí. V důsledku použití energeticky účinných modelů elektromotorů se počet lisovacích zařízení snižuje o 10-15%;

Vývoj a implementace vysokoúčinných elektromotorů odstraňuje problém nutnosti zvyšování instalovaného výkonu elektrických zařízení a snižování emisí škodlivých látek do ovzduší. Navíc snížení velikosti hluku a vibrací, zvýšení spolehlivosti celého elektrického pohonu je neoddiskutovatelným argumentem ve prospěch použití energeticky účinných asynchronních elektromotorů;

Popis energeticky účinných indukčních motorů řady 7A

Asynchronní motory s kotvou nakrátko řady 7A (7AVE) patří mezi třífázové asynchronní elektromotory obecné průmyslové řady s rotorem nakrátko. Tyto motory jsou již přizpůsobeny pro použití v obvodech pohonů s proměnnou frekvencí. Mají účinnost o 2-4 % vyšší než jejich protějšky vyrobené v Rusku (EFFI). Vyrábějí se se standardní osou otáčení: od 80 do 355 mm, určené pro výkony od 1 do 500 kW. Průmysl si osvojil motory se standardní rychlostí 1000, 1500, 3000 ot./min a napětím: 220/380, 380/660. Motory jsou vyrobeny se stupněm krytí odpovídajícím IP54 a izolační třídě F. Třídě B odpovídá přípustné přehřátí.

Výhody použití asynchronních motorů řady 7A

Mezi výhody použití asynchronních motorů řady 7A patří jejich vysoká účinnost. Úspora elektrické energie při instalovaném výkonu P set = 10 000 kW pro úsporu energie můžete ušetřit až 700 tisíc dolarů / rok. Další výhodou takových motorů je jejich vysoká spolehlivost a životnost, navíc mají asi 2-3x nižší hlučnost ve srovnání s motory předchozí řady. Umožňují více operací zapnutí a vypnutí a jsou lépe udržovatelné. Motory mohou pracovat s kolísáním napětí v síti až do 10 %.

Designové vlastnosti

Elektromotory řady 7A využívají nový typ vinutí, které lze navinout na navíjecí zařízení staré generace. Při výrobě motorů této řady se používají nové impregnační laky, které zajišťují vyšší nauhličování a vysokou tepelnou vodivost. Výrazně se zlepšila účinnost použití magnetických materiálů. V průběhu roku 2009 byly zvládnuty rozměry 160 a 180 a v průběhu roku 2010-2011. byly zvládnuty rozměry 280, 132, 200, 225, 250, 112, 315, 355 mm.

Moderní třífázové energeticky úsporné motory mohou výrazně snížit náklady na energii díky své vyšší účinnosti. Jinými slovy, takové motory jsou schopny generovat více mechanické energie z každého vynaloženého kilowattu elektrické energie. Efektivnější spotřeby energie je dosaženo individuální kompenzací jalového výkonu. Konstrukce energeticky úsporných elektromotorů je přitom vysoce spolehlivá a má dlouhou životnost.

Univerzální třífázový energeticky úsporný elektromotor Besel 2SIE 80-2B verze IMB14

Aplikace třífázových energeticky úsporných motorů

Třífázové energeticky úsporné motory lze použít téměř ve všech průmyslových odvětvích. Od běžných třífázových motorů se liší pouze nízkou spotřebou energie. Tváří v tvář neustálému růstu cen energií se energeticky úsporné elektromotory mohou stát skutečně výnosnou možností jak pro malé výrobce zboží a služeb, tak pro velké průmyslové podniky.

Peníze vynaložené na nákup třífázového energeticky úsporného motoru se vám rychle vrátí v podobě úspory prostředků určených na nákup elektřiny. Náš obchod vás zve k získání dalších výhod zakoupením vysoce kvalitního třífázového energeticky úsporného motoru za opravdu nízkou cenu. Nahrazení morálně a fyzicky zastaralých elektromotorů nejnovějšími high-tech energeticky úspornými modely je vaším dalším krokem k nové úrovni ziskovosti podnikání.

V souladu s federálním zákonem Ruské federace "O úsporách energie" v průmyslovém podniku by měla být vyvinuta opatření na úsporu energie ve vztahu ke každé elektrické instalaci. Především se to týká elektromechanických zařízení s elektrickým pohonem, jejichž hlavním prvkem je elektromotor. Je známo, že více než polovinu veškeré elektřiny vyrobené na světě spotřebují elektromotory v elektrických pohonech pracovních strojů, mechanismů a vozidel. Nejrelevantnější jsou proto opatření na úsporu elektrické energie v elektrických pohonech.

Úlohy úspory energie vyžadují optimální řešení nejen při provozu elektrických strojů, ale i při jejich projektování. Během provozu motoru jsou pozorovány značné energetické ztráty v přechodných režimech a především při jeho spouštění.

Energetické ztráty v přechodových režimech lze výrazně snížit díky použití motorů s nižšími hodnotami momentů setrvačnosti rotoru, čehož je dosaženo zmenšení průměru rotoru při zvětšování jeho délky, protože výkon motoru musí zůstat nezměněn. To se děje například u motorů jeřábové hutní řady, určených pro provoz v přerušovaném provozu, s velkým počtem startů za hodinu.

Účinným prostředkem ke snížení ztrát při spouštění motorů je rozběh s postupným zvyšováním napětí přiváděného do vinutí statoru. Energie spotřebovaná při brzdění motoru se rovná kinetické energii uložené v pohyblivých částech elektrického pohonu při jeho nastartování. Účinek úspory energie při brzdění závisí na způsobu brzdění. Největšího efektu úspory energie dosáhnete při rekuperačním regenerativním brzdění s návratem energie do sítě. Při dynamickém brzdění je motor odpojen od sítě, nahromaděná energie se rozptýlí v motoru a žádná energie se ze sítě nespotřebovává.

Největší ztráty energie jsou pozorovány při opačném brzdění, kdy se spotřeba energie rovná trojnásobku energie rozptýlené v motoru při dynamickém brzdění. Při ustáleném provozu motoru při jmenovité zátěži je ztráta energie určena jmenovitou účinností. Pokud však elektrický pohon pracuje s proměnným zatížením, pak během období poklesu zatížení účinnost motoru klesá, což vede ke zvýšení ztrát. Účinným prostředkem pro úsporu energie je v tomto případě snížení napětí dodávaného do motoru v době jeho provozu s nedostatečným zatížením. Tento způsob úspory energie lze realizovat, když motor běží v systému s nastavitelný převodník pokud je v něm zpětná vazba na zatěžovací proud. Signál proudové zpětné vazby upravuje řídicí signál měniče, což způsobuje, že napětí dodávané do motoru během období sníženého zatížení klesá.

Pokud je pohon asynchronní motor pracující při připojení statorových vinutí "trojúhelník", pak lze pokles napětí přiváděného do fázových vinutí snadno realizovat přepnutím těchto vinutí do zapojení "hvězda", protože v tomto případě se fázové napětí sníží 1,73krát. Tento způsob je vhodný také proto, že taková změna zvyšuje účiník motoru, což rovněž přispívá k úspoře energie.

Při návrhu elektrického pohonu je důležité mít správný výběr výkonu motoru... Volba motoru s nadhodnoceným jmenovitým výkonem tedy vede ke snížení jeho technicko-ekonomických ukazatelů (účinnosti a účiníku) způsobených nedostatečným zatížením motoru. Takové rozhodnutí při výběru motoru vede jak ke zvýšení kapitálových investic (se zvýšením výkonu se zvyšují náklady na motor), tak k provozním nákladům, protože se snížením účinnosti a účiníku se ztráty zvyšují, a proto , zvyšuje se neproduktivní spotřeba energie. Použití motorů s podhodnoceným jmenovitým výkonem způsobuje jejich přetížení během provozu. V důsledku toho stoupá teplota přehřátí vinutí, což přispívá ke zvýšení ztrát a způsobuje snížení životnosti motoru. V konečném důsledku dochází k haváriím a nepředvídaným odstávkám elektropohonu a tím k nárůstu provozních nákladů. To platí v největší míře pro stejnosměrné motory kvůli přítomnosti jednotky kartáč-sběrač, která je citlivá na přetížení.

má velký význam racionální výběr předřadníku... Na jedné straně je žádoucí, aby procesy spouštění, brzdění zpátečky a regulace rychlosti otáčení nebyly doprovázeny výraznými ztrátami elektřiny, protože to vede ke zvýšení nákladů na provoz elektrického pohonu. Ale na druhou stranu je žádoucí, aby náklady na předřadníky nebyly extrémně vysoké, což by vedlo ke zvýšení kapitálových investic. Obvykle jsou tyto požadavky v rozporu. Například použití tyristorových předřadníků poskytuje nejekonomičtější proces spouštění a regulace motoru, ale náklady na tato zařízení jsou stále poměrně vysoké. Proto při rozhodování o vhodnosti použití tyristorových zařízení je třeba vzít v úvahu provozní plán navrženého elektrického pohonu. Pokud elektrický pohon nepodléhá výrazným úpravám otáček, častým startům, reverzacím atd., pak mohou být zvýšené náklady na tyristor nebo jiné drahé zařízení neopodstatněné a náklady spojené se ztrátami energie - nevýznamné. A naopak, při intenzivním provozu elektrického pohonu v přechodových režimech se použití elektronických předřadníků stává účelným. Kromě toho je třeba mít na paměti, že tato zařízení prakticky nepotřebují údržbu a jejich technické a ekonomické ukazatele včetně spolehlivosti jsou poměrně vysoké. Je nutné, aby rozhodnutí o použití drahých elektrických pohonných zařízení bylo potvrzeno technickými a ekonomickými výpočty.

Řešení problému úspory energie je usnadněno použitím synchronních motorů, které vytvářejí v napájecí síti jalové proudy předbíhající napětí ve fázi. V důsledku toho je síť odlehčena od jalové (indukční) složky proudu, zvyšuje se účiník v této části sítě, což vede ke snížení proudu v této síti a v důsledku toho k úspoře energie . Stejné cíle sleduje zařazení do sítě synchronní dilatační spáry... Příkladem účelného využití synchronních motorů je elektrický pohon kompresorových jednotek zásobujících podnik stlačeným vzduchem. Tento elektropohon se vyznačuje rozběhem při nízkém zatížení hřídele, nepřetržitým provozem při stabilní zátěži, absencí brzdění a zpětného chodu. Tento způsob provozu je v souladu s vlastnostmi synchronních motorů.

Použitím přebuzení v synchronním motoru lze dosáhnout významných úspor energie v celém zařízení. Pro podobný účel se používají výkonové kondenzátorové jednotky ( "kosinus" kondenzátory). Vytvořením proudu v síti, který je před fázovým napětím, tyto instalace částečně kompenzují indukční (fázové) proudy, což vede ke zvýšení účiníku sítě a v důsledku toho k úspoře energie. . Nejúčinnější aplikace je kondenzační jednotky typ UKM 58 s automatickým udržováním nastavené hodnoty účiníku a se stupňovitou změnou jalového výkonu v rozsahu od 20 do 603 kvar při napětí 400 V.

Je třeba mít na paměti, že úspora energie je zaměřena na řešení nejen ekonomických, ale i ekologických problémů spojených s výrobou elektřiny.

V nedávné minulosti měly země po celém světě své vlastní normy energetické účinnosti. Například v Evropě se řídili normami CEMEP, Rusko se řídilo GOST R 5167 2000, USA normou EPAct.

Za účelem harmonizace požadavků na energetickou účinnost elektromotorů přijaly Mezinárodní energetická komise (IEC) a Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) jednotnou normu IEC 60034-30. Tato norma klasifikuje nízkonapěťové indukční motory a sjednocuje požadavky na jejich energetickou účinnost.

Třídy energetické účinnosti

IEC 60034-30 2008 definuje tři mezinárodní třídy energetické účinnosti:

• IE1- standardní třída (Standard Efficiency). Přibližně ekvivalentní evropské třídě EFF2.
• IE2- vysoká třída (High Efficiency). Přibližně ekvivalentní EFF1 a US EPAct při 60 Hz.
• IE3- prémiový. Totožné s NEMA Premium 60 Hz.

Norma platí pro téměř všechny průmyslové třífázové asynchronní motory s kotvou nakrátko. Výjimkou jsou motory:

• práce z frekvenčního měniče;
• zabudované do konstrukce zařízení (například čerpadlové jednotky nebo ventilátoru), když není možné provést nezávislý test.

Korelace jednoho mezinárodního standardu s normami různých zemí světa.

Rozvod energie podle různých norem

IEC 60034-30 pokrývá motory od 0,75 do 375 kW s 2p = 2, 4, 6 pólových párů.

Indikátory CEMEP byly rozděleny podle účinnosti pro elektromotory s výkonem do 90 kW a polaritou 2p = 2, 4.

Normy Epact - hodnota výkonu od 0,75 do 150 kW se spárovaným počtem pólů 2p = 2, 4, 6.

Vlastnosti standardizace

Díky jednotné normě IEC mohou zákazníci motorů po celém světě snadno rozpoznat zařízení s požadovanými parametry.

Třídy energetické účinnosti IE popsané v IEC / EN 60034-30 jsou založeny na výsledcích testů v souladu s mezinárodní normou IEC / EN 60034-2-1-2007. Tato norma definuje energetickou účinnost z hlediska ztráty výkonu a účinnosti.

Všimněte si, že ruský trh s elektromotory má své vlastní charakteristiky. Domácí výrobce lze podmíněně rozdělit do dvou skupin. Jedna skupina uvádí jako hlavní ukazatel efektivitu, druhá nic neukazuje. Vzniká tak nedůvěra v elektrická zařízení, která slouží jako překážka nákupu ruských výrobků.

Metody stanovení energetické účinnosti

Existují dva způsoby stanovení účinnosti: přímá a nepřímá. Přímá metoda je založena na experimentálních měřeních výkonu a je poněkud nepřesná. Nový standard předpokládá použití nepřímé metody, která se opírá o následující parametry:

• počáteční teplota
• ztráty zatížení, které se zjišťují měřením, vyhodnocením a matematickým výpočtem

Ukazatele účinnosti jsou srovnatelné pouze se stejným způsobem stanovení hodnot. Nepřímá metoda znamená:

1. Měření ztrát výkonu vypočtené z výsledků zatěžovacích zkoušek.
2. Odhad ztrát příkonu při jmenovitém zatížení do 1000 kW.
3. Matematický výpočet: používá se alternativní nepřímá metoda s výpočtem P (výkonových) ztrát. Určeno podle následujícího vzorce:

η = P2 / P1 = 1-AP / P1

kde: P2 - čistý výkon na hřídeli motoru; Р1 - aktivní výkon ze sítě; ΔР - celkové ztráty v elektromotorech.

Vyšší hodnota účinnosti snižuje energetické ztráty a spotřebu elektromotoru a zvyšuje jeho energetickou účinnost.

Řada ruských norem, například GOST R 54413-2011, může být korelována s mezinárodními normami.

Rozdíly mezi ruskými standardy a mezinárodními jsou:

• v některých funkcích matematických výpočtů určit parametry zařízení;
• rozdíly v jednotkách měření;
• v testovacích procesech;
• v parametrech zkušebního zařízení;
• za zkušebních podmínek;
• ve vlastnostech provozu.

V Rusku jsou přijaty stejné třídy energetické účinnosti jako v Evropě. Informace o třídách jsou obsaženy v pasových údajích, technické dokumentaci, značení a na štítcích.

Další užitečné materiály: