En los motores que ahorran energía, debido a un aumento en la masa de materiales activos (hierro y cobre), aumentan los valores nominales de eficiencia y cosj. En EE.UU. se utilizan, por ejemplo, motores de bajo consumo que funcionan con carga constante. La viabilidad de utilizar motores que ahorran energía debe evaluarse teniendo en cuenta los costos adicionales, ya que se logra un pequeño aumento (hasta un 5%) en la eficiencia nominal y cosj aumentando la masa de hierro en un 30-35%, la de cobre en un 20- 25%, aluminio en un 10-15%, es decir. aumento del coste del motor en un 30-40%.

En la figura se muestran las dependencias aproximadas de la eficiencia (h) y cos j de la potencia nominal para motores convencionales y de bajo consumo de Gould (EE. UU.).

El aumento de la eficiencia de los motores eléctricos que ahorran energía se logra mediante los siguientes cambios de diseño:

· los núcleos son alargados, ensamblados a partir de placas individuales de acero eléctrico con bajas pérdidas. Estos núcleos reducen la inducción magnética, es decir. pérdidas de acero.

· Las pérdidas en el cobre se reducen gracias al uso máximo de ranuras y al uso de conductores de mayor sección transversal en el estator y el rotor.

· Las pérdidas adicionales se minimizan mediante una cuidadosa selección del número y la geometría de los dientes y ranuras.

· se genera menos calor durante el funcionamiento, lo que permite reducir la potencia y el tamaño del ventilador de refrigeración, lo que conduce a una disminución de las pérdidas del ventilador y, en consecuencia, a una disminución de las pérdidas generales de energía.

Los motores eléctricos con mayor eficiencia reducen los costos de energía al reducir las pérdidas en el motor eléctrico.

Las pruebas realizadas con tres motores eléctricos de “ahorro de energía” demostraron que a plena carga los ahorros obtenidos fueron: 3,3% para un motor eléctrico de 3 kW, 6% para un motor eléctrico de 7,5 kW y 4,5% para un motor eléctrico de 22 kW.

Los ahorros a plena carga son de aproximadamente 0,45 kW, para un costo de energía de $0,06/kW. h es $0.027/h. Esto equivale al 6% de los costos de operación del motor eléctrico.

El precio de lista de un motor eléctrico normal de 7,5 kW es de 171 dólares estadounidenses, mientras que el motor de alta eficiencia cuesta 296 dólares estadounidenses (una prima de precio de 125 dólares estadounidenses). La tabla muestra que el período de recuperación de la inversión de un motor de mayor eficiencia, calculado sobre la base de los costos marginales, es de aproximadamente 5000 horas, lo que equivale a 6,8 meses de funcionamiento del motor con carga nominal. Con cargas más bajas, el período de recuperación será un poco más largo.

Cuanto mayor sea la carga del motor y cuanto más cercano esté su modo de funcionamiento a la carga constante, mayor será la eficiencia del uso de motores que ahorran energía.

El uso y sustitución de motores por otros que ahorren energía debe evaluarse teniendo en cuenta todos los costes adicionales y su vida útil.

Hoy en día una crisis económica se está extendiendo por todo el mundo. Una de sus razones es la crisis energética. Por tanto, hoy la cuestión del ahorro energético es muy grave. Este tema es especialmente relevante para Rusia y Ucrania, donde los costos de electricidad por unidad de producción son cinco veces más altos que en los países europeos desarrollados. Reducir el consumo de electricidad por parte de las empresas del complejo energético y de combustibles de Ucrania y Rusia es la principal tarea de las industrias científica, eléctrica y electrónica de estos países. Más del 60% de la electricidad utilizada en las empresas procede de accionamientos eléctricos. Si tenemos en cuenta que su eficiencia no supera el 69%, sólo con el uso de motores que ahorran energía se pueden ahorrar más de 120 GWh de electricidad al año, lo que representará más de 240 millones de rublos de 100 mil vehículos eléctricos. motores. Si sumamos aquí los ahorros derivados de la reducción de la capacidad instalada, obtenemos más de 10 mil millones de rublos.

Si recalculamos estas cifras en ahorro de combustible, el ahorro será de 360 ​​a 430 millones de toneladas de combustible estándar por año. Esta cifra corresponde al 30% de todo el consumo energético doméstico del país. Si sumamos aquí el ahorro de energía debido al uso de variadores de frecuencia, entonces esta cifra crece hasta el 40%. En Rusia ya se ha firmado una orden para reducir la intensidad energética en un 40% hasta 2020.

Desde septiembre de 2008, se adoptó en Europa la norma IEC 60034-30, donde todos los motores se dividen en 4 clases de eficiencia energética:

• estándar (es decir, 1);
• alto (es decir, 2);
• el más alto, PREMIUM (es decir, 3);
• ultra alto, Supper-Premium (es decir, 4).

Hoy en día, todos los principales fabricantes europeos han comenzado a producir motores energéticamente eficientes. Además, todos los fabricantes estadounidenses están reemplazando los motores de “alta” eficiencia energética por motores de “mayor” eficiencia energética PREMIUM.

• Nuestros países también están desarrollando series de motores energéticamente eficientes para uso general. Los fabricantes enfrentan tres desafíos para mejorar la eficiencia energética;
• Desarrollo y desarrollo de nuevos modelos energéticamente eficientes de motores asíncronos de bajo voltaje que correspondan al nivel mundial de desarrollo de las industrias de ingeniería eléctrica y mecánica para su uso en los mercados nacionales e internacionales;
• Aumentar los valores de eficiencia de los motores energéticamente eficientes de nueva creación de acuerdo con la norma de eficiencia energética IEC 60034-30, a pesar de que el aumento en el consumo de material utilizado en los motores de clase ie2 no supera el 10 por ciento;
• Se debería lograr un ahorro en materiales activos correspondiente a un ahorro de 10 kW de potencia por 1 kg de cobre de bobinado. Como resultado del uso de modelos de motores eléctricos energéticamente eficientes, la cantidad de equipo de troquelado se reduce entre un 10 y un 15%;

El desarrollo e implementación de motores eléctricos de alta eficiencia elimina el problema de la necesidad de aumentar la potencia instalada de los equipos eléctricos y reducir las emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera. Además, reducir el ruido y las vibraciones y aumentar la fiabilidad de todo el accionamiento eléctrico es un argumento innegable a favor del uso de motores eléctricos asíncronos energéticamente eficientes;

Descripción de los motores asíncronos energéticamente eficientes serie 7A.

Los motores asíncronos de jaula de ardilla de la serie 7A (7AVE) pertenecen a los motores eléctricos asíncronos trifásicos, una serie industrial general con rotor de jaula de ardilla. Estos motores ya han sido adaptados para su uso en circuitos de accionamiento de frecuencia variable. Tienen una eficiencia entre un 2% y un 4% mayor que la de sus homólogos producidos en Rusia (EFFI). Se fabrican con un rango estándar de eje de rotación: de 80 a 355 mm, diseñados para potencias de 1 a 500 kW. La industria ha dominado los motores con velocidades estándar: 1000, 1500, 3000 rpm y voltajes: 220/380, 380/660. Los motores están fabricados con un grado de protección correspondiente a IP54 y clase de aislamiento F. El sobrecalentamiento permitido corresponde a la clase B.

Ventajas de utilizar motores asíncronos de la serie 7A

Las ventajas de utilizar motores asíncronos de la serie 7A incluyen su alta eficiencia. Ahorrando electricidad con una potencia instalada P set = 10.000 kW, puedes ahorrar hasta 700 mil dólares/año en ahorro de energía. Otra ventaja de estos motores es su alta fiabilidad y vida útil, además, su nivel de ruido es aproximadamente 2-3 veces menor en comparación con los motores de series anteriores. Permiten una mayor cantidad de interruptores de encendido y apagado y son más fáciles de mantener. Los motores pueden funcionar con fluctuaciones de red de hasta el 10% de tensión.

Caracteristicas de diseño

Los motores eléctricos de la serie 7A utilizan un nuevo tipo de devanado que se puede enrollar en equipos de devanado de antigua generación. En la fabricación de motores de esta serie se utilizan nuevos barnices impregnantes que proporcionan una mayor cementación y una alta conductividad térmica. Se ha mejorado significativamente la eficiencia del uso de materiales magnéticos. Durante 2009 se dominaron las dimensiones 160 y 180, y durante 2010-2011. Se dominaron las dimensiones de 280, 132, 200, 225, 250, 112, 315, 355 mm.

Los motores trifásicos modernos de bajo consumo pueden reducir significativamente los costes energéticos gracias a su mayor eficiencia. En otras palabras, este tipo de motores son capaces de generar una mayor cantidad de energía mecánica por cada kilovatio de energía eléctrica consumido. Se logra un consumo de energía más eficiente mediante la compensación individual de potencia reactiva. Al mismo tiempo, el diseño de los motores eléctricos de bajo consumo se caracteriza por una alta fiabilidad y una larga vida útil.

Motor eléctrico universal trifásico de bajo consumo Besel 2SIE 80-2B versión IMB14

Aplicación de motores trifásicos de bajo consumo.

Los motores trifásicos de bajo consumo se pueden utilizar en casi todas las industrias. Se diferencian de los motores trifásicos convencionales únicamente por su bajo consumo de energía. En condiciones de precios de la energía en constante aumento, los motores eléctricos que ahorran energía pueden convertirse en una opción verdaderamente rentable tanto para los pequeños productores de bienes y servicios como para las grandes empresas industriales.

El dinero gastado en la compra de un motor trifásico de bajo consumo le devolverá rápidamente en forma de ahorro en la compra de electricidad. Nuestra tienda te ofrece beneficios adicionales al adquirir un motor trifásico de bajo consumo de alta calidad a un precio realmente bajo. Reemplazar motores eléctricos moral y físicamente obsoletos por los últimos modelos de alta tecnología que ahorran energía es el siguiente paso hacia un nuevo nivel de rentabilidad empresarial.

De conformidad con la Ley Federal de la Federación de Rusia "Sobre el ahorro de energía" En una empresa industrial se deben desarrollar medidas de ahorro energético para cada instalación eléctrica. Esto se aplica principalmente a dispositivos electromecánicos con accionamiento eléctrico, cuyo elemento principal es un motor eléctrico. Se sabe que más de la mitad de toda la electricidad producida en el mundo es consumida por motores eléctricos en los accionamientos eléctricos de máquinas, mecanismos y vehículos en funcionamiento. Por lo tanto, las medidas para ahorrar energía en los accionamientos eléctricos son las más relevantes.

Los problemas de ahorro energético requieren una solución óptima no sólo durante el funcionamiento de las máquinas eléctricas, sino también durante su diseño. Durante el funcionamiento del motor, se observan pérdidas de energía significativas en modos transitorios y principalmente durante el arranque del motor.

Las pérdidas de energía en modos transitorios se pueden reducir significativamente mediante el uso de motores con momentos de inercia del rotor más bajos, lo que se logra reduciendo el diámetro del rotor al mismo tiempo que aumenta su longitud, ya que la potencia del motor debe permanecer sin cambios. Por ejemplo, esto se hace en motores de la serie grúa-metalúrgica, diseñados para funcionar en modo intermitente, con un gran número de arranques por hora.

Un medio eficaz para reducir las pérdidas al arrancar motores es comenzar con un aumento gradual de la tensión suministrada al devanado del estator. La energía consumida al frenar el motor es igual a la energía cinética almacenada en las partes móviles del propulsor eléctrico cuando arranca. El efecto de ahorro de energía al frenar depende del método de frenado. El mayor efecto de ahorro de energía se produce con el frenado regenerativo del generador con energía liberada a la red. Durante el frenado dinámico, el motor se desconecta de la red, la energía almacenada se disipa en el motor y no se consume energía de la red.

Las mayores pérdidas de energía se observan durante la frenada trasera, cuando el consumo de energía es igual a tres veces la energía disipada en el motor durante la frenada dinámica. Durante el funcionamiento en estado estacionario del motor con una carga nominal, las pérdidas de energía están determinadas por el valor de eficiencia nominal. Pero si el propulsor eléctrico funciona con carga variable, durante los períodos de disminución de la carga, la eficiencia del motor disminuye, lo que conduce a un aumento de las pérdidas. Un medio eficaz de ahorro de energía en este caso es reducir la tensión suministrada al motor durante los períodos de funcionamiento bajo carga. Este método de ahorro de energía se puede implementar cuando el motor está funcionando en un sistema con convertidor ajustable si tiene retroalimentación sobre la corriente de carga. La señal de retroalimentación de corriente ajusta la señal de control del convertidor, lo que hace que el voltaje suministrado al motor disminuya durante períodos de carga reducida.

Si el variador es un motor asíncrono que opera conectando los devanados del estator "triángulo", entonces se puede lograr fácilmente una reducción en el voltaje suministrado a los devanados de fase cambiando estos devanados a la conexión "estrella", ya que en este caso la tensión de fase disminuye 1,73 veces. Este método también es recomendable porque esta conmutación aumenta el factor de potencia del motor, lo que también contribuye al ahorro de energía.

Al diseñar un propulsor eléctrico, es importante tener la correcta selección de potencia del motor. Por lo tanto, elegir un motor con una potencia nominal sobrevalorada conduce a una disminución de sus indicadores técnicos y económicos (eficiencia y factor de potencia), provocada por una subcarga del motor. Tal decisión a la hora de elegir un motor conduce tanto a un aumento de las inversiones de capital (a medida que aumenta la potencia, aumenta el coste del motor) como de los costes operativos, ya que con una disminución de la eficiencia y el factor de potencia aumentan las pérdidas y, en consecuencia, la energía improductiva. aumenta el consumo. El uso de motores con potencia subestimada provoca que se sobrecarguen durante el funcionamiento. Como resultado, aumenta la temperatura de sobrecalentamiento de los devanados, lo que contribuye a un aumento de las pérdidas y provoca una reducción de la vida útil del motor. En última instancia, se producen accidentes y paradas imprevistas del propulsor eléctrico y, en consecuencia, aumentan los costes operativos. Esto se aplica en mayor medida a los motores de CC debido a la presencia de un conjunto de escobillas-conmutador que es sensible a la sobrecarga.

De gran importancia elección racional de lastres. Por un lado, es deseable que los procesos de arranque, frenado marcha atrás y control de velocidad no vayan acompañados de pérdidas importantes de electricidad, ya que esto conlleva un aumento del coste de funcionamiento del propulsor eléctrico. Pero, por otro lado, es deseable que el coste de los balastos no sea extremadamente elevado, lo que conduciría a un aumento de las inversiones de capital. Generalmente estos requisitos están en conflicto. Por ejemplo, el uso de balastos de tiristores garantiza el proceso más económico de arranque y regulación del motor, pero el coste de estos dispositivos sigue siendo bastante elevado. Por lo tanto, al decidir la viabilidad de utilizar dispositivos de tiristores, se debe consultar el programa de funcionamiento del accionamiento eléctrico diseñado. Si el accionamiento eléctrico no está sujeto a ajustes significativos de velocidad, arranques frecuentes, retrocesos, etc., entonces el aumento de los costos de tiristores u otros equipos costosos puede no estar justificado, y los costos asociados con las pérdidas de energía pueden ser insignificantes. Y viceversa, con un funcionamiento intensivo del accionamiento eléctrico en modos transitorios, se recomienda el uso de balastos electrónicos. Además, hay que tener en cuenta que estos dispositivos prácticamente no requieren mantenimiento y sus indicadores técnicos y económicos, incluida la fiabilidad, son bastante elevados. Es necesario que la decisión de utilizar costosos dispositivos de accionamiento eléctrico se confirme mediante cálculos técnicos y económicos.

La solución al problema del ahorro de energía se ve facilitada por el uso de motores síncronos, que crean corrientes reactivas en la red de suministro que se adelantan a la tensión en fase. Como resultado, la red se descarga del componente reactivo (inductivo) de la corriente, el factor de potencia en esta sección de la red aumenta, lo que conduce a una disminución de la corriente en esta red y, como consecuencia, al ahorro de energía. . Los mismos objetivos se persiguen con la inclusión en la red. compensadores sincrónicos. Un ejemplo del uso adecuado de motores síncronos es el accionamiento eléctrico de unidades compresoras que suministran aire comprimido a una empresa. Este accionamiento eléctrico se caracteriza por arrancar con una pequeña carga en el eje, funcionamiento prolongado con carga estable y ausencia de frenado y marcha atrás. Este modo de funcionamiento coincide plenamente con las propiedades de los motores síncronos.

Al utilizar el modo de sobreexcitación en un motor síncrono, se pueden lograr importantes ahorros de energía en toda la planta. Para un propósito similar, se utilizan unidades de condensadores de potencia ( "coseno" condensadores). Al crear una corriente en la red por delante de la tensión en fase, estas instalaciones compensan parcialmente las corrientes inductivas (en atraso en fase), lo que conduce a un aumento del factor de potencia de la red y, por tanto, al ahorro energético. Lo más eficaz es utilizar unidades de condensador tipo UKM 58 con mantenimiento automático de un valor de factor de potencia determinado y con cambio gradual de potencia reactiva en el rango de 20 a 603 kvar a una tensión de 400 V.

Hay que recordar que el ahorro energético tiene como objetivo solucionar no sólo los problemas económicos, sino también medioambientales asociados a la producción de electricidad.

En el pasado reciente, diferentes países del mundo han tenido sus propios estándares de eficiencia energética. Por ejemplo, en Europa se guiaron por los estándares SEMER, en Rusia se guiaron por GOST R 5167 2000, en EE. UU., por el estándar EPAct.

Para armonizar los requisitos de eficiencia energética de los motores eléctricos, la Comisión Internacional de Energía (IEC) y la Organización Internacional de Normalización (ISO) adoptaron una norma única, IEC 60034-30. Esta norma clasifica los motores eléctricos asíncronos de baja tensión y unifica los requisitos para su eficiencia energética.

Clases de eficiencia energética

La norma IEC 60034-30 2008 define tres clases internacionales de eficiencia energética:

• IE1– clase estándar (Eficiencia Estándar). Aproximadamente equivalente a la clase europea EFF2.
• IE2– clase alta (Alta Eficiencia). Aproximadamente equivalente a la clase EFF1 y la clase EPAct de EE. UU. a 60 Hz.
• IE3- de primera calidad. Idéntico a NEMA Premium a 60 Hz.

La norma se aplica a casi todos los motores eléctricos asíncronos industriales trifásicos de jaula de ardilla. Las excepciones son los motores:

• operando desde un convertidor de frecuencia;
• integrado en el diseño del equipo (por ejemplo, una unidad de bomba o ventilador) donde no se pueden realizar pruebas independientes.

Correlación de una única norma internacional con las normas de varios países del mundo.

Distribución de capacidad según diferentes estándares.

La norma IEC 60034-30 cubre motores eléctricos con potencias de 0,75 a 375 kW con un número de pares de polos 2p = 2, 4, 6.

Los indicadores SEMER se distribuyeron según eficiencia para motores eléctricos con potencia hasta 90 kW y polaridad 2p = 2,4.

Estándares Epact: valores de potencia de 0,75 a 150 kW con un número par de polos 2p = 2, 4, 6.

Características de la estandarización.

Gracias al estándar IEC uniforme, los clientes de motores de todo el mundo pueden identificar fácilmente el equipo con los parámetros requeridos.

Las clases de eficiencia energética IE descritas en IEC/EN 60034-30 se basan en resultados de pruebas realizadas de acuerdo con la norma internacional IEC/EN 60034-2-1-2007. Esta norma define la eficiencia energética en función de la pérdida de energía y la eficiencia.

Tenga en cuenta que el mercado ruso de motores eléctricos tiene sus propias características. Los productores nacionales pueden dividirse a grandes rasgos en dos grupos. Un grupo indica la eficiencia como indicador principal, el otro no indica nada. Esto genera desconfianza en los equipos eléctricos, lo que constituye una barrera para la compra de productos rusos.

Métodos para determinar la eficiencia energética.

Hay dos métodos para determinar la eficiencia: directo e indirecto. El método directo se basa en mediciones de potencia experimentales y tiene cierta imprecisión. La nueva norma implica el uso de un método indirecto, que se basa en los siguientes parámetros:

• temperatura inicial
• Pérdidas de carga, que se determinan mediante mediciones, evaluación y cálculo matemático.

Los indicadores de eficiencia son comparables sólo con el mismo método para determinar los valores. El método indirecto implica:

1. Medición de pérdidas de potencia calculadas a partir de pruebas de carga.
2. Estimación de pérdidas de potencia de entrada con carga nominal de hasta 1000 kW.
3. Cálculo matemático: se utiliza un método indirecto alternativo para calcular las pérdidas P (potencia). Determinado por la siguiente fórmula:

η = Р2/Р1=1-ΔР/Р1

donde: P2 - potencia útil en el eje del motor; P1 – potencia activa de la red; ΔР – pérdidas totales en motores eléctricos.

Un valor de eficiencia más alto reduce las pérdidas y el consumo de energía del motor eléctrico y aumenta su eficiencia energética.

Varias normas rusas, por ejemplo, GOST R 54413-2011, pueden correlacionarse con normas internacionales.

Las diferencias entre los estándares rusos y los internacionales son:

• en algunas características de los cálculos matemáticos para determinar los parámetros del equipo;
• en diferencias en unidades de medida;
• en procesos de prueba;
• en los parámetros del equipo de prueba;
• bajo condiciones de prueba;
• en las características operativas.

En Rusia se adoptan las mismas clases de eficiencia energética que en Europa. La información sobre las clases está contenida en los datos del pasaporte, la documentación técnica, las marcas y las placas de identificación.

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