Energiaa säästävissä moottoreissa aktiivisten materiaalien (raudan ja kuparin) massan kasvun vuoksi tehokkuuden ja cosj:n nimellisarvot kasvavat. Energiaa säästäviä moottoreita käytetään esimerkiksi USA:ssa, ja ne toimivat vakiokuormituksella. Energiaa säästävien moottoreiden käyttökelpoisuutta tulee arvioida lisäkustannukset huomioiden, sillä pieni (jopa 5 %) lisäys nimellishyötysuhteessa ja cosj:ssa saavutetaan lisäämällä raudan massaa 30-35 %, kuparin massaa 20- 25 %, alumiinia 10-15 %, t.e. moottorin kustannusten nousu 30-40%.
Kuvassa on esitetty Gouldin (USA) valmistamien perinteisten ja energiaa säästävien moottoreiden hyötysuhteen (h) ja cos j:n likimääräiset riippuvuudet nimellistehosta.
Energiaa säästävien sähkömoottoreiden tehokkuuden lisäys saavutetaan seuraavilla suunnittelumuutoksilla:
· ytimet, jotka on koottu yksittäisistä sähköteräslevyistä pienin häviöin, ovat pitkänomaisia. Tällaiset ytimet vähentävät magneettista induktiota, ts. teräshäviöt.
· Kuparin häviöt pienenevät urien maksimaalisen käytön ja suuremman poikkileikkauksen omaavien johtimien käytön ansiosta staattorissa ja roottorissa.
Lisähäviöt minimoidaan hampaiden ja urien lukumäärän ja geometrian huolellisella valinnalla.
· Käytön aikana syntyy vähemmän lämpöä, mikä mahdollistaa jäähdytyspuhaltimen tehon ja koon pienentämisen, mikä johtaa puhallinhäviöiden vähenemiseen ja siten kokonaistehohäviön vähenemiseen.
Tehokkaammat sähkömoottorit vähentävät energiakustannuksia vähentämällä sähkömoottorin häviöitä.
Kolmella "energiaa säästävällä" moottorilla tehdyt testit osoittivat, että täydellä kuormituksella saavutetut säästöt olivat: 3,3 % 3 kW:n moottorilla, 6 % 7,5 kW:n moottorilla ja 4,5 % 22 kW:n moottorilla.
Säästöt täydellä kuormalla ovat noin 0,45 kW, mikä on 0,06 dollaria/kW energiakustannuksilla. h on 0,027 dollaria/h. Tämä vastaa 6 % sähkömoottorin käyttökustannuksista.
Perinteisen 7,5 kW:n moottorin listahinta on 171 dollaria, kun taas tehokkaan moottorin hinta on 296 dollaria (125 dollarin lisämaksu). Taulukosta näkyy, että korkean hyötysuhteen moottorin rajakustannusten takaisinmaksuaika on noin 5 000 tuntia, mikä vastaa 6,8 kuukauden moottorin käyttöä nimelliskuormituksella. Pienemmillä kuormituksilla takaisinmaksuaika on jonkin verran pidempi.
Energiaa säästävien moottoreiden käytön hyötysuhde on sitä suurempi, mitä suurempi moottorin kuormitus ja mitä lähempänä sen toimintatapa on vakiokuormitus.
Moottoreiden käyttö ja vaihtaminen energiaa säästäviin tulee arvioida ottaen huomioon kaikki lisäkustannukset ja niiden käyttöikä.
Noin 60 % teollisuudessa kulutetusta sähköstä kuluu työkoneiden sähkökäyttöön. Samaan aikaan AC-moottorit ovat pääasiallisia sähkön kuluttajia. Tuotannon rakenteesta ja teknisten prosessien luonteesta riippuen asynkronisten moottoreiden osuus energiankulutuksesta on 50 ... 80 %, synkronisten moottoreiden 6 ... 8 %. Sähkömoottoreiden kokonaishyötysuhde on noin 70 %, joten niiden energiatehokkuustasolla on merkittävä rooli energiansäästöongelman ratkaisemisessa.
Sähkömoottoreiden kehittämisen ja tuotannon alalla 01.6.2012 alkaen otettiin käyttöön kansallinen standardi GOST R 54413-2011, joka perustuu kansainväliseen standardiin IEC 60034-30:2008 ja jossa vahvistetaan neljä moottorin energiatehokkuusluokkaa: IE1 - normaali (standardi), IE2 - korotettu, IE3 on premium, IE4 on super premium. Standardi mahdollistaa tuotannon vaiheittaisen siirtymisen korkeampiin energiatehokkuusluokkiin. Tammikuusta 2015 alkaen kaikkien valmistettujen sähkömoottoreiden teholla 0,75 ... 7,5 kW on oltava energiatehokkuusluokka vähintään IE2 ja 7,5 ... 375 kW - vähintään IE3 tai IE2 (pakollinen taajuusmuuttaja). Tammikuusta 2017 alkaen kaikkien valmistettujen sähkömoottoreiden teholla 0,75 ... 375 kW on oltava vähintään IE3 tai IE2 (sallittu taajuusmuuttajakäytössä) energiatehokkuusluokan.
Asynkronisissa moottoreissa saavutetaan energiatehokkuuden lisäys:
Uusien sähköteräslaatujen käyttö pienemmillä ominaishäviöillä ja pienemmällä ydinlevypaksuudella.
Staattorin ja roottorin välisen ilmavälin pienentäminen ja sen tasaisuuden varmistaminen (auttaa vähentämään staattorin käämivirran magnetointikomponenttia, vähentämään differentiaalista sirontaa ja vähentämään sähköhäviöitä).
Sähkömagneettisten kuormien vähentäminen, ts. aktiivisten materiaalien massan kasvu, kun kierrosten lukumäärä vähenee ja käämijohtimen poikkileikkaus kasvaa (johtaa käämivastuksen ja sähköhäviöiden vähenemiseen).
Hammasalueen geometrian optimointi, nykyaikaisen eristeen ja kyllästyslakan käyttö, uudet käämityslangan merkit (nostaa uran täyttökertoimen kuparilla arvoon 0,78 ... 0,85 0,72 ... 0,75 sijasta sähkömoottoreissa standardi energiatehokkuus). Se johtaa käämitysvastuksen ja sähköhäviöiden vähenemiseen.
Kuparin käyttö oikosuljetun roottorikäämin valmistukseen alumiinin sijasta (johtaa roottorikäämin sähköisen vastuksen laskuun 33 % ja vastaavaan sähköhäviöiden vähenemiseen).
Korkealaatuisten laakereiden ja vakaan matalaviskositeettisten voiteluaineiden käyttö, laakereiden poisto laakerikilven ulkopuolelta (parantaa laakerin ilmavirtausta ja lämmönsiirtoa, vähentää melua ja mekaanisia häviöitä).
Ilmanvaihtokoneen suunnittelun ja suorituskyvyn optimointi ottaen huomioon energiatehokkaiden sähkömoottoreiden pienempi lämmitys (vähentää melua ja mekaanisia häviöitä).
Korkeamman lämpöeristysluokan F käyttö ja samalla ylikuumeneminen luokan B mukaisesti (mahdollistaa taajuusmuuttajan uudelleenasentamisen välttämiseksi järjestelmällisillä ylikuormituksilla jopa 15 %, käyttää moottoreita verkoissa, joissa on merkittäviä jännitevaihteluita, sekä kohonneessa ympäristössä lämpötilat vähentämättä kuormitusta).
Harkitse suunniteltaessa mahdollisuutta työskennellä taajuusmuuttajan kanssa.
Energiatehokkaiden moottoreiden sarjatuotannon ovat hallinneet sellaiset tunnetut yritykset kuin Siemens, WEG, General electric, SEW Eurodrive, ABB, Baldor, MGE-Motor, Grundfos, ATB Brook Crompton. Suuri kotimainen valmistaja on venäläinen sähkötekninen konserni RUSELPROM.
Suurin energiatehokkuuden lisäys voidaan saavuttaasa, mikä selittyy roottorin suurten häviöiden puuttumisella ja korkeaenergisten magneettien käytöllä. Virityskäämin puuttumisen vuoksi roottorissa erotetaan vain ylimääräiset häviöt roottorin sydämen korkeammista harmonisista, kestomagneeteista ja oikosuljetusta käynnistyskäämityksestä. Roottorin kestomagneettien valmistukseen käytetään korkeaenergistä neodyymipohjaista NdFeB-seosta, jonka magneettiset parametrit ovat 10 kertaa korkeammat kuin ferriittimagneeteilla, mikä lisää merkittävästi tehokkuutta. Tiedetään, että useimpien kehyötysuhde vastaa energiatehokkuusluokkaa IE3 ja joissakin tapauksissa ylittää IE4:n.
Kestomagneeteilla varustettujen synkronisten moottoreiden haittoja ovat: tehokkuuden lasku ajan myötä kestomagneettien luonnollisen hajoamisen ja niiden korkeiden kustannusten vuoksi.
Kestomagneettien käyttöikä on 15…30 vuotta, mutta tärinä, taipumus syöpyä korkeassa kosteudessa ja demagnetoituminen 150°C ja sitä korkeammissa lämpötiloissa (merkistä riippuen) voivat lyhentää sen 3…5 vuoteen.
Suurin harvinaisten maametallien (REM) tuottaja ja viejä on Kiina, joka omistaa 48 % maailman luonnonvaroista ja vastaa 95 % maailman tarpeista. Kiina on viime vuosina rajoittanut merkittävästi harvinaisten maametallien vientiä, mikä on aiheuttanut pulaa maailmanmarkkinoilla ja ylläpitänyt korkeita hintoja. Venäjä omistaa 20 % maailman REM-varoista, mutta niiden louhinta on vain 2 % maailman tuotannosta ja REM-tuotteiden tuotanto on alle 1 %. Näin ollen kestomagneettien hinnat ovat tulevina vuosina korkeat, mikä vaikuttaa kekustannuksiin.
Kestomagneettien kustannusten alentamiseksi on meneillään. National Institute of Materials Science NIMS (Japani) on kehittänyt neodyymi-NdFe12N-pohjaisten kestomagneettien tuotemerkin, jolla on pienempi neodyymipitoisuus (17 % NdFe12B:n 27 % sijasta), paremmat magneettiset ominaisuudet ja korkea 200 °C:n demagnetointilämpötila. Teosten tiedetään luovan rautaan ja mangaaniin perustuvia kestomagneetteja ilman harvinaisia maametalleja, joilla on paremmat ominaisuudet kuin harvinaisilla maametalleilla ja jotka eivät demagnetoidu korkeassa lämpötilassa.
IE4-kvalmistavat: WEG, Baldor, Marathon Electric, Nova Torque, Grundfos, SEW Eurodrive, WEM Motors, Bauer Gear Motor, Leroy Somer, Mitsubishi Electric, Hitachi, Lafert Motors, Lönne, Hiosung, Motor Generator Technology, Hannig Electro-Werke, Yaskawa.
Nykyaikaiset sähkömoottorisarjat on mukautettu toimimaan taajuusmuuttajien kanssa ja niillä on seuraavat suunnitteluominaisuudet: käämilanka kaksikerroksisella lämmönkestävällä kelaeristyksellä; eristysmateriaalit, jotka on suunniteltu enintään 2,2 nimellisjännitteelle; sähkömoottorin sähköinen, magneettinen ja geometrinen symmetria; eristetyt laakerit ja ylimääräinen maadoituspultti kotelossa; pakotettu ilmanvaihto syvällä säätöalueella; korkeataajuisten sinimuotoisten suodattimien asennus.
Markkinoilla tunnetut valmistajat, kuten Grundfos, Lafert Motors, SEW Eurodrive, valmistavat sähkömoottoreita, jotka on integroitu taajuusmuuttajaan taajuusmuuttajan kompaktin lisäämiseksi ja koon pienentämiseksi.
Energiatehokkaiden sähkömoottoreiden hinta on 1,2...2 kertaa korkeampi kuin tavallisen energiatehokkaan sähkömoottorin hinta, joten lisäkustannusten takaisinmaksuaika on 2...3 vuotta keskimääräisestä vuosikäyttöajasta riippuen.
Bibliografia
1. GOST R 54413-2011 Pyörivät sähkökoneet. Osa 30: Yksinopeuksisten, kolmivaiheisten oikosulkumoottorien energiatehokkuusluokat (IE-koodi).
2. Safonov A.S. Tärkeimmät toimenpiteet maatalousteollisuuden sähkölaitteiden energiatehokkuuden parantamiseksi // Traktorit ja maatalouskoneet. nro 6, 2014. s. 48-51.
3. Safonov A.S. Energiatehokkaiden sähkömoottorien käyttö maataloudessa // Proceedings of the II International Scientific and Practical Conference "Actual Issues of Science and Technology", numero II. Venäjä, Samara, 7. huhtikuuta 2015. ICRON, 2015. S. 157-159.
4. Standardi IEC 60034-30:2008 Pyörivät sähkökoneet. Osa 30: Yksinopeuksisten, kolmivaiheisten oikosulkumoottorien tehokkuusluokat (IE-koodi).
5. Shumov Yu.N., Safonov A.S. Energiatehokkaat asynkroniset moottorit painevaletulla kupariroottorikäämityksellä (ulkomaisten julkaisujen katsaus) // Sähkö. nro 8, 2014. s. 56-61.
6. Shumov Yu.N., Safonov A.S. Energiatehokkaat sähkökoneet (katsaus ulkomaiseen kehitykseen) // Sähkö. nro 4, 2015. s. 45-47.
Energiaa säästävät moottorit
Älykkäät energiansäästöratkaisut
Siemensin energiaa säästäviä moottoreita on saatavana CEMEP-tehokkuusluokissa "EFF1" ja "EFF2"
- Napojen lukumäärä 2 ja 4
- Tehoalue 1,1...90 kW
- 50 Hz IEC 34-2 versio
- EFF1 (High Efficiency Motors)
- EFF2 (moottorit parannetulla hyötysuhteella)
CO 2 -päästöjen vähentämiseksi moottorinvalmistajat ovat sitoutuneet merkitsemään moottorit hyötysuhdeluokkien mukaan.
EPACT - moottorit Amerikan markkinoille
Kattava valikoima EPACT-moottoreita IEC-mitoilla
- Napojen lukumäärä: 2,4 ja 6
- Tehoalue: 1 - 200 hv (0,75 - 150 kW)
- 60 Hz versiot IEEE 112b:ssä
EPACT:n lokakuussa 1997 antaman lain mukaan suoraan tai muulla tavoin Yhdysvaltoihin tuotujen moottoreiden hyötysuhteen on täytettävä vähimmäisarvot.
Edut asiakkaalle ja ympäristölle
Energiaa säästävät moottorit optimaalisella hyötysuhteella kuluttavat vähemmän energiaa samalla teholla. Tuottavuuden kasvu on saavutettu laadukkaammalla raudalla (valurauta, kupari ja alumiini) ja teknisellä parannuksella jokaisessa yksityiskohdassa. Energiahäviö väheni 45 %. Asiakas saa huomattavia kustannussäästöjä minimoimalla käyttökustannukset.
Energiaa säästäviä moottoreita käytettäessä ympäristölle aiheutuvat vahingot vähenevät. Energiansäästömahdollisuus on jopa 20 TW vuodessa, mikä vastaa 8 lämpövoimalaitoksen kapasiteettia ja 11 miljoonan tonnin hiilidioksidipäästöjä ilmakehään.
Sähkömoottorit ovat tärkeimpiä energiankuluttajia. Yksi tapa lisätä sähkömoottoreiden hyötysuhdetta on korvata vanha sähkökonekanta uusilla muunnoksilla, joilla on parannetut energiansäästöominaisuudet. Nämä ovat niin sanottuja korkean suorituskyvyn tai energiatehokkaita moottoreita.
Energiatehokas moottori on sellainen, jossa hyötysuhdetta, tehokerrointa ja luotettavuutta lisätään järjestelmällisesti suunnittelussa, valmistuksessa ja käytössä.
Energiatehokkaat IE2-moottorit ovat moottoreita, jotka ovat tehokkaampia kuin tavalliset IE1-moottorit, mikä tarkoittaa pienempää energiankulutusta samalla kuormitustehotasolla.
Energiansäästön lisäksi siirtyminen IE2-moottoreihin mahdollistaa:
- pidennä moottorin ja siihen liittyvien laitteiden käyttöikää;
- lisää moottorin hyötysuhdetta 2-5%;
- parantaa tehokerrointa;
- parantaa ylikuormituskapasiteettia;
- vähentää ylläpitokustannuksia ja vähentää seisokkeja;
- lisää moottorin kestävyyttä lämpökuormituksille ja käyttöolosuhteiden rikkomuksille;
- vähentää huoltohenkilöstön työtaakkaa lähes äänettömän toiminnan takia.
Oravahäkkiroottorilla varustetut asynkroniset sähkömoottorit ovat tällä hetkellä merkittävä osa kaikista sähkökoneista, yli 50 % kulutetusta sähköstä osuu niihin. On lähes mahdotonta löytää palloa, jossa niitä käytetään: teollisuuslaitteiden sähkökäyttöjä, pumppuja, ilmanvaihtolaitteita ja paljon muuta. Lisäksi sekä teknologiapuiston volyymi että moottorin teho kasvavat jatkuvasti.
AIR…E-sarjan energiatehokkaat ENERAL-moottorit on suunniteltu kolmivaiheisiksi asynkronisiksi yksinopeuksisiksi moottoreiksi, joissa on oravahäkkiroottori ja ne ovat GOST R51689-2000 -standardin mukaisia.
AIR…E-sarjan energiatehokas moottori on lisännyt tehokkuutta seuraavien järjestelmäparannusten ansiosta:
1. Aktiivimateriaalien massaa on lisätty (kuparin staattorikäämitys ja kylmävalssattu teräs staattori- ja roottoripakkauksissa);
2. Käytetään sähköteräksiä, joilla on parannetut magneettiset ominaisuudet ja pienemmät magneettihäviöt;
3. Magneettipiirin hammas-ura-alue ja käämien suunnittelu on optimoitu;
4. Käytetty eristys, jolla on korkea lämmönjohtavuus ja sähkölujuus;
5. Pienempi ilmarako roottorin ja staattorin välillä korkean teknologian laitteilla;
6. Tuuletushäviöiden vähentämiseksi käytetään erityistä tuuletinrakennetta;
7. Käytetään laadukkaampia laakereita ja voiteluaineita.
AIR…E-sarjan energiatehokkaan moottorin uudet kuluttajaominaisuudet perustuvat suunnittelun parannuksiin, joissa erityinen paikka on suojaus epäsuotuisilta olosuhteilta ja lisääntynyt tiiviys.
Siten AIR…E-sarjan suunnitteluominaisuudet mahdollistavat staattorin käämien häviöiden minimoimisen. Moottorikäämin alhaisen lämpötilan ansiosta myös eristeen käyttöikä pitenee.
Lisävaikutuksena on kitkan ja tärinän ja siten ylikuumenemisen vähentäminen käyttämällä korkealaatuisia voiteluaineita ja laakereita, mukaan lukien tiheämpi laakerilukko.
Toinen alhaisempaan käyvän moottorin lämpötilaan liittyvä näkökohta on kyky toimia korkeammassa ympäristön lämpötilassa tai kyky alentaa käynnissä olevan moottorin ulkoiseen jäähdytykseen liittyviä kustannuksia. Tämä johtaa myös alhaisempiin energiakustannuksiin.
Yksi uuden energiatehokkaan moottorin tärkeistä eduista on alhaisempi melutaso. IE2-luokan moottoreissa käytetään vähemmän tehokkaita ja hiljaisempia puhaltimia, mikä myös parantaa aerodynaamisia ominaisuuksia ja vähentää ilmanvaihtohäviöitä.
Pääoman ja käyttökustannusten minimointi ovat keskeisiä vaatimuksia teollisuuden energiatehokkaille moottoreille. Kuten käytäntö osoittaa, hintaerosta johtuva korvausaika ostettaessa kehittyneempiä IE2-luokan asynkronisia sähkömoottoreita on jopa 6 kuukautta vain käyttökustannuksia alentamalla ja sähköä kuluttamalla.
AIR 132M6E (IE2) P2 = 7,5 kW; Tehokkuus = 88,5 %; In \u003d 16,3A; cosφ = 0,78AIR132M6 (IE1) P2 = 7,5 kW; Tehokkuus = 86,1 %; In = 17,0 A; cosφ = 0,77
Tehon kulutus: P1=P2/tehokkuus
Kuormitusominaisuus: 16 tuntia vuorokaudessa = 5840 tuntia vuodessa
Vuosittaiset energiakustannussäästöt: 1400 kWh
Kun vaihdat uusiin energiatehokkaisiin moottoreihin, seuraavat asiat otetaan huomioon:
- ympäristönäkökohtien lisääntyneet vaatimukset
- energiatehokkuutta ja tuotteen suorituskykyä koskevat vaatimukset
- Energiatehokkuusluokka IE2 toimii yhtenäisenä "laatumerkkinä" kuluttajalle säästömahdollisuuksien ohella
- taloudellinen kannustin: mahdollisuus vähentää energiankulutusta ja käyttökustannuksia integroidut ratkaisut: energiatehokas moottori + tehokas ohjausjärjestelmä (muuttuva käyttö) + tehokas suojajärjestelmä = paras tulos.
Siksi energiatehokkaat moottoritovat luotettavuuden lisäämisen moottoreita energiaa säästäviin teknologioihin keskittyville yrityksille.
ENERALin valmistamien AIR…E sähkömoottoreiden energiatehokkuusmittarit ovat GOST R51677-2000 ja kansainvälisen standardin IEC 60034-30 mukaisia energiatehokkuusluokan IE2 osalta.
Taulukko ( => 9 [~ID] => 9 => 07/20/2010 02:49:50 PM [~TIMESTAMP_X] => 07/20/2010 02:49:50 PM => 3 [~MODIFIED_BY] = > 3 => 03.05.2010 11:22:01 [~DATE_CREATE] => 05/03/2010 11:22:01 => 1 [~CREATED_BY] => 1 => 7 [~IBLOCK_ID] => 7 => 1 [~IBLOCK_SECTION_ID] => 1 => K [~AKTIIVINEN] => K => K [~GLOBAL_ACTIVE] => Y => 500 [~LAJITTELU] => 500 => 3-vaiheiset oikosulkumoottorit [~ NIMI] => 3-vaiheiset asynkroniset moottorit oravahäkkimoottorit => [~PICTURE] => => 20 [~LEFT_MARGIN] => 20 => 21 [~RIGHT_MARGIN] => 21 => 2 [~DEPTH_LEVEL] => 2 => [~DESCRIPTION] => => teksti [~DESCRIPTION_TYPE] => teksti => 3-VAIHE SQUIRT-CASE ASYNKRONISET MOOTTORIT [~SEARCHABLE_CONTENT] => 3-VAIHE SQUIRT-CASE ASYNKRONISET MOOTTORIT] => [~CODE > => [~XML_ID] => => [~TMP_ID] => => [~DETAIL_PICTURE] => => [~SOCNET_GROUP_ID] => => /catalog/index.php?ID=7 [~LIST_PAGE_URL] = > /catalog/index.php?ID =7 => /catalog/list .php?SECTION_ID=9 [~SECTION_PAGE_URL] => /catalog/list.php?SECTION_ID=9 => luettelo [~IBLOCK_TYPE_ID] => katalogi => fi [~IBLOCK_CODE] => fi => [~IBLOCK_EXTERNAL_ID] => => [~EXTERNAL_ID] => => 0 [~ELEMENT_CNT] => 0 => =>)
