در موتورهای کم مصرف به دلیل افزایش جرم مواد فعال (آهن و مس)، مقادیر اسمی راندمان و cosj افزایش می یابد. موتورهای صرفه جویی در انرژی، به عنوان مثال، در ایالات متحده آمریکا استفاده می شوند و در بار ثابت موثر هستند. امکان سنجی استفاده از موتورهای صرفه جویی در انرژی باید با در نظر گرفتن هزینه های اضافی ارزیابی شود، زیرا با افزایش جرم آهن به میزان 30-35٪، مس تا 20 درصد، افزایش اندک (تا 5٪) در راندمان اسمی و cosj حاصل می شود. 25٪، آلومینیوم 10-15٪، t.e. افزایش قیمت موتور 30-40٪.
وابستگی تقریبی راندمان (h) و cosj به توان نامی موتورهای معمولی و کم مصرف از گولد (ایالات متحده آمریکا) در شکل نشان داده شده است.
افزایش راندمان موتورهای الکتریکی کم مصرف با تغییرات طراحی زیر حاصل می شود:
· هسته ها بلند شده اند و از صفحات جداگانه فولاد الکتریکی با تلفات کم مونتاژ می شوند. چنین هسته هایی القای مغناطیسی را کاهش می دهند، به عنوان مثال. تلفات فولاد
· تلفات مس به دلیل استفاده حداکثری از شیارها و استفاده از هادی های افزایش سطح مقطع در استاتور و روتور کاهش می یابد.
· تلفات اضافی با انتخاب دقیق تعداد و هندسه دندان ها و شیارها به حداقل می رسد.
· حرارت کمتری در حین کار تولید می شود که باعث کاهش قدرت و اندازه فن خنک کننده می شود که منجر به کاهش تلفات فن و در نتیجه کاهش تلفات کلی برق می شود.
موتورهای الکتریکی با افزایش راندمان، هزینه انرژی را با کاهش تلفات در موتور الکتریکی کاهش می دهند.
آزمایش‌های انجام‌شده بر روی سه موتور الکتریکی «صرفه‌جویی در انرژی» نشان داد که در بار کامل، صرفه‌جویی به دست آمده عبارت بود از: 3.3٪ برای موتور الکتریکی 3 کیلووات، 6٪ برای یک موتور الکتریکی 7.5 کیلووات و 4.5٪ برای یک موتور الکتریکی 22 کیلووات.
صرفه جویی در بار کامل تقریباً 0.45 کیلو وات است، برای هزینه انرژی 0.06 دلار / کیلووات. ساعت 0.027 دلار در ساعت است. این معادل 6 درصد از هزینه های عملیاتی موتور الکتریکی است.
قیمت فهرست برای یک موتور الکتریکی معمولی 7.5 کیلووات 171 دلار آمریکا است، در حالی که موتور با راندمان بالا 296 دلار آمریکا (حق بیمه قیمت 125 دلار آمریکا) هزینه دارد. جدول نشان می دهد که دوره بازگشت سرمایه برای یک موتور با راندمان افزایش یافته، محاسبه شده بر اساس هزینه های نهایی، تقریباً 5000 ساعت است که معادل 6.8 ماه کارکرد موتور در بار نامی است. در بارهای کمتر، دوره بازپرداخت کمی طولانی تر خواهد بود.
هر چه بار موتور بیشتر باشد و حالت کارکرد آن به بار ثابت نزدیکتر باشد، بازده استفاده از موتورهای کم مصرف بیشتر است.
استفاده و جایگزینی موتورها با موتورهای کم مصرف باید با در نظر گرفتن تمام هزینه های اضافی و عمر مفید آنها ارزیابی شود.
حدود 60 درصد از برق مصرفی در صنعت صرف درایوهای الکتریکی ماشین‌های کار می‌شود. در عین حال مصرف کنندگان اصلی برق موتورهای الکتریکی AC هستند. بسته به ساختار تولید و ماهیت فرآیندهای تکنولوژیکی، سهم مصرف انرژی موتورهای آسنکرون 50...80٪، موتورهای سنکرون 6...8٪ است. راندمان کل موتورهای الکتریکی حدود 70 درصد است، بنابراین سطح بازده انرژی آنها نقش بسزایی در حل مشکل صرفه جویی در مصرف انرژی دارد.
در زمینه توسعه و تولید موتورهای الکتریکی از اول ژوئن 2012 استاندارد ملی GOST R 54413-2011 بر اساس استاندارد بین المللی IEC 60034-30:2008 و ایجاد چهار کلاس بازده انرژی موتورها معرفی شد: IE1 - عادی (استاندارد)، IE2 - افزایش یافته، IE3 - حق بیمه، IE4 - فوق العاده حق بیمه. این استاندارد انتقال گام به گام تولید را به کلاس های بازده انرژی بالاتر ارائه می دهد. از ژانویه 2015، تمام موتورهای الکتریکی تولید شده با قدرت 0.75 ... 7.5 کیلو وات باید دارای کلاس بازده انرژی حداقل IE2 و 7.5 ... 375 کیلو وات - حداقل IE3 یا IE2 (با مبدل فرکانس اجباری) باشند. از ژانویه 2017، تمام موتورهای الکتریکی تولید شده با توان 0.75...375 کیلووات باید دارای کلاس بازده انرژی حداقل IE3 یا IE2 باشند (مجاز در هنگام کار در درایو فرکانس متغیر).
در موتورهای آسنکرون، افزایش بازده انرژی از طریق موارد زیر حاصل می شود:
استفاده از گریدهای جدید فولاد برق با تلفات ویژه کمتر و ضخامت کمتر ورق های هسته.
کاهش شکاف هوا بین استاتور و روتور و اطمینان از یکنواختی آن (کمک به کاهش جزء مغناطیسی جریان سیم پیچ استاتور، کاهش اتلاف دیفرانسیل و کاهش تلفات الکتریکی).
کاهش بارهای الکترومغناطیسی، به عنوان مثال. افزایش جرم مواد فعال با کاهش تعداد چرخش ها و افزایش سطح مقطع هادی سیم پیچ (به کاهش مقاومت سیم پیچ و تلفات الکتریکی منجر می شود).
بهینه سازی هندسه زون دندان، استفاده از عایق و لاک اشباع کننده مدرن، برندهای جدید سیم سیم پیچ (ضریب پر کردن شیار با مس را به جای 0.72...0.75 در الکتروموتورهای استاندارد با راندمان انرژی به 0.78...0.85 افزایش می دهد. ). منجر به کاهش مقاومت سیم پیچ و تلفات الکتریکی می شود.
استفاده از مس برای ساخت سیم پیچ های روتور با اتصال کوتاه به جای آلومینیوم (به کاهش مقاومت الکتریکی سیم پیچ روتور تا 33٪ و کاهش تلفات الکتریکی مربوطه منجر می شود).
استفاده از یاتاقان های با کیفیت بالا و روان کننده های پایدار با ویسکوزیته پایین، حرکت یاتاقان ها به خارج از محافظ یاتاقان (بهبود جریان هوا و انتقال حرارت یاتاقان، کاهش سطح سر و صدا و تلفات مکانیکی).
بهینه سازی طراحی و عملکرد واحد تهویه با در نظر گرفتن گرمایش کمتر موتورهای الکتریکی با افزایش بازده انرژی (کاهش سطح صدا و تلفات مکانیکی).
استفاده از کلاس مقاومت حرارتی بالاتر از عایق F در حالی که از گرمای بیش از حد مطابق با کلاس B اطمینان حاصل می کند (به شما امکان می دهد از اضافه بار برق در درایو با اضافه بارهای سیستماتیک تا 15٪ جلوگیری کنید، موتورها را در شبکه هایی با نوسانات ولتاژ قابل توجه کار کنید و همچنین در دمای محیط بالا بدون کاهش بار).
با در نظر گرفتن امکان کار با مبدل فرکانس هنگام طراحی.
تولید سریال موتورهای کم مصرف توسط شرکت های معروفی مانند زیمنس، WEG، جنرال الکتریک، SEW Eurodrive، ABB، Baldor، MGE-Motor، Grundfos، ATB Brook Crompton تسلط یافته است. یک تولید کننده بزرگ داخلی، شرکت مهندسی برق روسیه RUSELPROM است.
بیشترین افزایش راندمان انرژی را می توان در موتورهای سنکرون با آهنرباهای دائمی بدست آورد که با عدم تلفات اصلی در روتور و استفاده از آهنرباهای پرانرژی توضیح داده می شود. در روتور، به دلیل عدم وجود سیم پیچ تحریک، تنها تلفات اضافی از هارمونیک های بالاتر در هسته روتور، آهنرباهای دائمی و سیم پیچ راه اندازی اتصال کوتاه آزاد می شود. برای ساخت آهنرباهای روتور دائمی از یک آلیاژ پر انرژی مبتنی بر نئودیمیم NdFeB استفاده می شود که پارامترهای مغناطیسی آن 10 برابر بیشتر از آهنرباهای فریت است که افزایش قابل توجهی در راندمان ایجاد می کند. مشخص است که راندمان اکثر موتورهای سنکرون آهنربای دائمی با کلاس بازده انرژی IE3 مطابقت دارد و در برخی موارد از IE4 نیز فراتر می رود.
معایب موتورهای سنکرون آهنربای دائم عبارتند از: کاهش راندمان در طول زمان به دلیل تخریب طبیعی آهنرباهای دائمی و هزینه بالای آنها.
عمر مفید آهنرباهای دائمی 15 ... 30 سال است، با این حال، ارتعاشات، تمایل به خوردگی در رطوبت بالا و مغناطیس زدایی در دمای 150 درجه سانتیگراد و بالاتر (بسته به برند) می تواند آن را به 3...5 کاهش دهد. سال ها.
بزرگترین تولید کننده و صادرکننده فلزات کمیاب خاکی (REM) چین است که 48 درصد از منابع جهان را در اختیار دارد و 95 درصد نیاز جهان را تامین می کند. در سال‌های اخیر، چین صادرات فلزات کمیاب خاکی را به طور قابل توجهی محدود کرده است و در بازار جهانی کمبود ایجاد کرده و قیمت‌ها را بالا نگه داشته است. روسیه مالک 20 درصد از منابع فلزات کمیاب جهان است، اما تولید آنها تنها 2 درصد از تولید جهانی را تشکیل می دهد و تولید محصولات فلزی خاکی کمیاب کمتر از 1 درصد است. بنابراین، قیمت آهنرباهای دائمی در سال های آینده بالا خواهد بود که بر قیمت موتورهای سنکرون آهنربای دائم تأثیر می گذارد.
کار برای کاهش هزینه آهنرباهای دائمی در حال انجام است. مؤسسه ملی علوم مواد NIMS (ژاپن) برندی از آهنرباهای دائمی مبتنی بر نئودیمیم NdFe12N با محتوای نئودیمیم کمتر (17٪ به جای 27٪ در NdFe12B)، خواص مغناطیسی بهتر و دمای مغناطیسی زدایی بالا 200 درجه سانتیگراد ایجاد کرده است. کارهایی در زمینه ایجاد آهنرباهای دائمی بدون فلزات خاکی کمیاب بر پایه آهن و منگنز وجود دارد که ویژگی های بهتری نسبت به فلزات خاکی کمیاب دارند و در دماهای بالا مغناطیس زدایی نمی شوند.
موتورهای سنکرون آهنربای دائمی با کلاس بازده انرژی IE4 توسط: WEG، Baldor، Marathon Electric، Nova Torque، Grundfos، SEW Eurodrive، WEM Motors، Bauer Gear Motor، Leroy Somer، Mitsubishi Electric، Hitachi، Lafert Motors، Hitachi، Hitachi، Lafert Motors، Hitachi، Lönne، تولید می شوند. فناوری موتور ژنراتور، Hannig Electro-Werke، Yaskawa.
سری مدرن موتورهای الکتریکی برای کار با مبدل های فرکانس سازگار شده اند و دارای ویژگی های طراحی زیر هستند: سیم سیم پیچی با عایق سیم پیچ دولایه مقاوم در برابر حرارت. مواد عایق طراحی شده برای ولتاژ تا 2.2 ولتاژ نامی؛ تقارن الکتریکی، مغناطیسی و هندسی موتور الکتریکی؛ یاتاقان های عایق شده و پیچ زمین اضافی روی بدنه؛ تهویه اجباری با محدوده کنترل عمیق؛ نصب فیلترهای سینوسی با فرکانس بالا
سازندگانی مانند Grundfos، Lafert Motors و SEW Eurodrive که در بازار شناخته شده اند، موتورهای الکتریکی را با مبدل های فرکانس یکپارچه تولید می کنند تا فشردگی را افزایش دهند و اندازه درایوهای فرکانس متغیر را کاهش دهند.
هزینه موتورهای الکتریکی کم مصرف 1.2 ... 2 برابر بیشتر از هزینه یک موتور الکتریکی کم مصرف استاندارد است، بنابراین دوره بازپرداخت هزینه های اضافی 2...3 سال است، بسته به میانگین زمان کارکرد سالانه. .
کتابشناسی - فهرست کتب
1. GOST R 54413-2011 ماشین های دوار الکتریکی. بخش 30. کلاس های بهره وری انرژی موتورهای ناهمزمان سه فاز قفس سنجابی تک سرعته (کد IE).
2. Safonov A.S. اقدامات اصلی برای بهبود بهره وری انرژی تجهیزات الکتریکی در مجتمع کشاورزی و صنعتی // تراکتور و ماشین آلات کشاورزی. شماره 6، 2014. ص. 48-51.
3. Safonov A.S. کاربرد موتورهای الکتریکی کم مصرف در کشاورزی // مجموعه مقالات دومین کنفرانس علمی و عملی بین المللی "مسائل جاری علم و فناوری"، شماره دوم. روسیه، سامارا، 7 آوریل 2015. ICRON، 2015، صفحات 157-159.
4. استاندارد IEC 60034-30:2008 ماشین های الکتریکی دوار. بخش 30. کلاس های کارایی موتورهای ناهمزمان قفس سنجابی سه فاز تک سرعته (کد IE).
5. Shumov Yu.N., Safonov A.S. موتورهای ناهمزمان کم مصرف با سیم پیچ روتور مسی که تحت فشار ریخته می شوند (بررسی نشریات خارجی) // برق. شماره 8، 2014. ص. 56-61.
6. Shumov Yu.N., Safonov A.S. ماشین های برقی کم مصرف (بررسی پیشرفت های خارجی) // برق. شماره 4، 2015. ص. 45-47.
موتورهای صرفه جویی در انرژی
راهکارهای هوشمند برای صرفه جویی در مصرف انرژی
موتورهای کم مصرف زیمنس طبق CEMEP در کلاس های راندمان "EFF1" و "EFF2" موجود هستند.
- تعداد قطب های 2 و 4
- محدوده توان 1.1...90 کیلو وات
- نسخه 50 هرتز طبق IEC 34-2
- EFF1 (موتورهای با راندمان بالا)
- EFF2 (موتورهای با راندمان پیشرفته)
برای کاهش انتشار CO 2، سازندگان موتور متعهد شده اند که موتورها را بر اساس کلاس های کارایی برچسب گذاری کنند.
EPACT - موتورهایی برای بازار آمریکا
طیف گسترده ای از موتورهای EPACT با ابعاد IEC
- تعداد قطب ها: 2،4 و 6
- محدوده قدرت: 1 اسب بخار تا 200 اسب بخار (0.75 کیلو وات تا 150 کیلو وات)
- نسخه 60 هرتز در IEEE 112b
مطابق با قانون EPACT مهر 97، راندمان موتورهایی که به طور مستقیم یا غیر مستقیم به ایالات متحده وارد می شوند باید حداقل مقادیر بازده را داشته باشند.
منافع برای مشتری و محیط زیست
موتورهای کم مصرف با راندمان بهینه انرژی کمتری برای همان توان خروجی مصرف می کنند. افزایش بهره وری از طریق آهن با کیفیت بالاتر (چدن، مس و آلومینیوم) و پیشرفت های فنی در تمام جزئیات حاصل می شود. تلفات انرژی تا 45 درصد کاهش می یابد. خریدار با به حداقل رساندن هزینه های عملیاتی، صرفه جویی زیادی در هزینه دریافت می کند.
با استفاده از موتورهای کم مصرف، آسیب های وارده به محیط زیست کاهش می یابد. پتانسیل صرفه جویی در انرژی تا 20 TW در سال است که معادل توان 8 نیروگاه حرارتی و انتشار 11 میلیون تن دی اکسید کربن در جو است.
موتورهای الکتریکی از جمله مصرف کنندگان اصلی منابع انرژی هستند. یکی از راه‌های افزایش راندمان موتورهای الکتریکی، جایگزینی ناوگان قدیمی ماشین‌های الکتریکی با تغییرات جدید با ویژگی‌های بهبود یافته صرفه‌جویی در مصرف انرژی است. اینها به اصطلاح موتورهای با کارایی بالا یا کم مصرف هستند.
موتور کم مصرف موتوری است که در آن راندمان، ضریب قدرت و قابلیت اطمینان با استفاده از یک رویکرد سیستماتیک برای طراحی، ساخت و بهره برداری افزایش می یابد.
موتورهای کم مصرف با کلاس راندمان IE2 موتورهای الکتریکی هستند که نسبت به موتورهای استاندارد کلاس IE1 کارآمدتر هستند که به معنای کاهش مصرف انرژی در سطح توان بار یکسان است.
همراه با صرفه جویی در مصرف انرژی، تغییر به استفاده از موتورهای الکتریکی کلاس IE2 اجازه می دهد:
- افزایش عمر موتور و تجهیزات مربوطه؛
- افزایش راندمان موتور 2-5٪؛
- بهبود ضریب قدرت؛
- بهبود ظرفیت اضافه بار؛
- کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری و خرابی؛
- افزایش مقاومت موتور در برابر بارهای حرارتی و نقض شرایط عملیاتی؛
- کاهش بار روی پرسنل عملیاتی به دلیل عملکرد تقریبا بی صدا.
موتورهای الکتریکی ناهمزمان با روتور قفس سنجابی در حال حاضر بخش قابل توجهی از تمام ماشین‌های الکتریکی را تشکیل می‌دهند که بیش از 50 درصد از برق مصرفی از آنها تامین می‌شود. تقریباً غیرممکن است که منطقه ای را پیدا کنید که از آنها استفاده می شود: درایوهای الکتریکی تجهیزات صنعتی، پمپ ها، تجهیزات تهویه و موارد دیگر. علاوه بر این، هم حجم پارک فناوری و هم قدرت موتور به طور مداوم در حال افزایش است.
موتورهای کم مصرف ENERAL سری AIR...E از نظر ساختاری به عنوان موتورهای سه فاز ناهمزمان تک سرعته با روتور قفس سنجابی طراحی شده اند و مطابق با GOST R51689-2000 هستند.
موتور کم مصرف سری AIR…E به دلیل بهبودهای سیستم زیر کارایی را افزایش داده است:
1. جرم مواد فعال افزایش یافته است (سیم پیچ مسی استاتور و فولاد نورد سرد در بسته های استاتور و روتور).
2. فولادهای الکتریکی با خواص مغناطیسی بهبود یافته و کاهش تلفات مغناطیسی استفاده می شود.
3. ناحیه شکاف دندان هسته مغناطیسی و طراحی سیم پیچ ها بهینه شده است.
4. عایق با افزایش هدایت حرارتی و قدرت الکتریکی استفاده می شود.
5. شکاف هوا بین روتور و استاتور با استفاده از تجهیزات پیشرفته کاهش یافته است.
6. طراحی فن خاص برای کاهش تلفات تهویه استفاده می شود.
7. بلبرینگ و روان کننده با کیفیت بالاتر استفاده می شود.
ویژگی های جدید مصرف کننده موتور کم مصرف سری AIR...E مبتنی بر بهبود طراحی است که در آن توجه ویژه ای به محافظت در برابر شرایط نامطلوب و افزایش آب بندی می شود.
بنابراین، ویژگی های طراحی سری AIR…E امکان به حداقل رساندن تلفات در سیم پیچ های استاتور را فراهم می کند. به دلیل دمای پایین سیم پیچ موتور، طول عمر عایق نیز افزایش می یابد.
اثر اضافی با کاهش اصطکاک و لرزش و در نتیجه گرمای بیش از حد به دلیل استفاده از روان کننده و یاتاقان های باکیفیت از جمله قفل یاتاقان محکم تر به دست می آید.
یکی دیگر از جنبه های مرتبط با دمای پایین موتور در حال کار، توانایی کار در دمای محیط بالاتر یا توانایی کاهش هزینه های مربوط به خنک کننده خارجی موتور در حال کار است. این نیز منجر به کاهش هزینه های انرژی می شود.
یکی از مزایای مهم موتور جدید کم مصرف، کاهش سطح سر و صدا است. موتورهای الکتریکی کلاس IE2 از فن‌های کمتر و کم‌صداتری استفاده می‌کنند که در بهبود خواص آیرودینامیکی و کاهش تلفات تهویه نیز نقش دارد.
به حداقل رساندن سرمایه و هزینه های عملیاتیالزامات کلیدی برای موتورهای الکتریکی صنعتی با مصرف انرژی کارآمد هستند. همانطور که تمرین نشان می دهد، دوره جبران خسارت به دلیل تفاوت قیمت هنگام خرید موتورهای الکتریکی ناهمزمان پیشرفته تر کلاس IE2 تنها به دلیل هزینه های عملیاتی کمتر و مصرف برق کمتر تا 6 ماه است.
AIR 132M6E (IE2) P2=7.5 kW; بازده=88.5%; در=16.3A; cosφ=0.78AIR132M6 (IE1) P2=7.5 kW; بازده=86.1%; در=17.0A; cosφ=0.77
مصرف برق: P1=P2/بازده
مشخصه بار: 16 ساعت در روز = 5840 ساعت در سال
صرفه جویی در هزینه انرژی سالانه: 1400 کیلووات در ساعت
هنگام تغییر به موتورهای جدید کم مصرف، موارد زیر در نظر گرفته می شود:
- افزایش الزامات برای جنبه های زیست محیطی
- الزامات برای سطح بهره وری انرژی و ویژگی های عملکرد محصولات
- کلاس بهره وری انرژی IE2، همراه با پتانسیل صرفه جویی، به عنوان یک "مهر با کیفیت" یکپارچه برای مصرف کننده عمل می کند.
- انگیزه مالی: فرصتی برای کاهش مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی راه حل های یکپارچه: موتور کارآمد انرژی + سیستم کنترل کارآمد (درایو متغیر) + سیستم حفاظت موثر = بهترین نتیجه.
بنابراین، موتورهای کارآمد انرژی- اینها موتورهایی با قابلیت اطمینان افزایش یافته برای شرکت های متمرکز بر فناوری های صرفه جویی در انرژی هستند.
نشانگرهای بهره وری انرژی موتورهای الکتریکی AIR...E تولید شده توسط ENERAL با GOST R51677-2000 و استاندارد بین المللی IEC 60034-30 برای کلاس بهره وری انرژی IE2 مطابقت دارد.
آرایه ( => 9 [~ID] => 9 => 07/20/2010 14:49:50 [~TIMESTAMP_X] => 07/20/2010 14:49:50 => 3 [~MODIFIED_BY] => 3 => 05/03 2010 11:22:01 [~DATE_CREATE] => 05/03/2010 11:22:01 => 1 [~CREATED_BY] => 1 => 7 [~IBLOCK_ID] => 7 => 1 [~IBLOCK_SECTION_ID] => 1 => Y [~ACTIVE] => Y => Y [~GLOBAL_ACTIVE] => Y => 500 [~SORT] => 500 => موتورهای القایی قفس سنجابی 3 فاز [~NAME ] => موتورهای قفس سنجاب ناهمزمان 3 فاز => [~PICTURE] => => 20 [~LEFT_MARGIN] => 20 => 21 [~RIGHT_MARGIN] => 21 => 2 [~DEPTH_LEVEL] => 2 => [~DESCRIPTION] => => متن [~DESCRIPTION_TYPE] => متن => موتورهای القایی قفس سنجابی 3 فاز [~SEARCHABLE_CONTENT] => موتورهای القایی قفس سنجابی 3 فاز => [~CODE] => => [~XML_ID] => => [~TMP_ID] => => [~DETAIL_PICTURE] => => [~SOCNET_GROUP_ID] => => /catalog/index.php?ID=7 [~LIST_PAGE_URL] => /کاتالوگ /index.php?ID =7 => /catalog/list.php?SECTION_ID=9 [~SECTION_PAGE_URL] => /catalog/list.php?SECTION_ID=9 => کاتالوگ [~IBLOCK_TYPE_ID] => کاتالوگ => ru [ ~IBLOCK_CODE] => ru => [~IBLOCK_EXTERNAL_ID] => => [~EXTERNAL_ID] => => 0 [~ELEMENT_CNT] => 0 => =>)
