wersja mobilna
Online: 399 Wtorek, 2016.09.27

Temat miesiąca

Europa stawia na silniki elektryczne o podwyższonej sprawności

środa, 15 czerwca 2011 10:28

Wykorzystywane w przemyśle silniki, zgodnie z różnymi szacunkami, zużywają około 30-40% całości generowanej na świecie energii elektrycznej. To bardzo duża wartość, przez co jej zmniejszaniem zainteresowani są nie tylko ponoszący jej koszty użytkownicy silników, ale też rządy wielu krajów. W Unii Europejskiej konieczność stosowania energooszczędnych silników prądu przemiennego została usankcjonowana odpowiednimi przepisami, które nakładają na producentów sprzedających tutaj swoje wyroby wymóg zachowania ich odpowiedniego stopnia sprawności energetycznej.

Spis treści » Część 1: Zmiany w przepisach i rozwój rynku
» IEC zapewnia uniwersalną klasyfikację
» Od czerwca tylko silniki klasy IE2 lub IE3
» NOwe przepisy zmieniają rynek
» Część 2: Sprawność silników i systemów napędowych
» Straty energii w silnikach elektrycznych
» Straty w stali, tarcia i dodatkowe
» Jak zbudować energooszczędny silnik?
» Dobry silnik to nie wszystko
» Rozmowa z Bogdanem Chrzanowskim z FZN Marbaise Leroy Somer
» Pokaż wszystko

Od połowy czerwca 2011 roku zakazana zostaje sprzedaż silników standardowych, czyli o tzw. klasie IE1, natomiast wymagane będzie dostarczanie wersji o podwyższonej sprawności, a więc typu IE2 lub IE3. W artykule przedstawiamy opis istotnych zmian legislacyjnych, możliwe skutki dla rynku oraz omawiamy, czym różnią się nowe silniki od dotychczas stosowanych.

Koszt zużywanej energii elektrycznej stanowi w przemyśle około 90% całkowitych kosztów zakupu i użytkowania silników elektrycznych. Z tego powodu zwiększanie sprawności energetycznej tych maszyn jest jak najbardziej uzasadnione technicznie i ekonomicznie. O ile potencjalne korzyści ze stosowania wersji o większej sprawności można łatwo wyliczyć, wykonując proste obliczenia matematyczne, wprowadzanie zmian takich jak omawiane wiązać się może też z komplikacjami.

Jedną z nich, która dotyczy przykładowo firm OEM, jest konieczność wykonania ewentualnych zmian w projektach układów napędowych. Z kolei dla producentów silników wytwarzanie wersji wydajniejszych energetycznie oznacza jeszcze większe wyzwania związane z wykorzystywanymi materiałami i budową samych silników.

Czy jednak tego się chce, czy nie - właśnie rozpoczynają obowiązywać przepisy nakazujące konieczność zmian i sprzedaż na rynku unijnym energooszczędnych silników. Zanim omówimy je szczegółowo, zacznijmy od przedstawienia sposobu klasyfikacji silników pod względem ich sprawności, gdyż jest on podstawą wschodzących w życie zmian.

CZĘŚĆ 1: ZMIANY W PRZEPISACH I ROZWÓJ RYNKU

IEC ZAPEWNIA UNIWERSALNĄ KLASYFIKACJĘ

Temat sprawności silników elektrycznych nie jest dla sektora przemysłowego niczym nowym. Zanim jeszcze w branży zwiększyły się wymogi co do oszczędności energii, powstało wiele klasyfikacji, których celem była możliwość porównywania ze sobą sprawności silników pochodzących od różnych producentów. W przypadku samych silników indukcyjnych prądu przemiennego są nimi m.in. NEMA, EPAct, CSA, COPANT, AS/NZS, JIS oraz GB.

W przypadku Europy najpopularniejszym sposobem definiowania sprawności silników indukcyjnych było wykorzystanie klas i oznaczeń z nimi związanych określonych w 1998 przez Stowarzyszenie Europejskich Producentów Maszyn Elektrycznych i Energoelektroniki, czyli CEMEP. Wydzielono w nim trzy klasy sprawności - od Eff3 (niska sprawność), poprzez Eff2, do Eff1 (wysoka sprawność). Poziomy te zdefiniowane zostały dla silników asynchronicznych 3-fazowych zasilanych napięciem 400V/50Hz, mających dwa lub cztery bieguny i charakteryzujących się zakresem mocy od 1,1 do 90 kW.

Klasyfikacja ta była dobrowolna i opierała się na porozumieniu producentów silników elektrycznych. Chociaż system ten przyjął się w wielu krajach, nie był on wystarczająco jednolity w zakresie m.in. wyznaczania poziomu sprawności silników. Prowadzić to mogło do błędów przy porównywaniu modeli pochodzących od różnych producentów. Z tych powodów niedawno został on zastąpiony jedną normą opracowaną przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną.

Obowiązującym obecnie i ujednoliconym sposobem klasyfikacji sprawności silników jest ten podany w normie IEC 60034-30:2008. Wraz z nią wprowadzono również IEC 60034-2-1:2007, w której zawarto nową procedurę wyznaczania sprawności.

W pierwszej z cytowanych norm skupiono się na indukcyjnych silnikach klatkowych prądu przemiennego o stałej prędkości obrotowej, 2-, 4- i 6-biegunowych i o mocach od 0,75 do 375 kW. Dotyczy ona wersji o napięciu znamionowym do 1000V oraz częstotliwości 50 lub 60Hz. W praktyce więc norma rozszerzyła zakres wcześniej zdefiniowany przez CEMEP, obejmując przepisami większość stosowanych w przemyśle silników AC.

Zdefiniowano w niej trzy klasy sprawności:

  • IE1 - Standard efficiency (silniki standardowe) - ich sprawność jest podobna jak w przypadku CEMEP Eff2,
  • IE2 - High efficiency (silniki o podwyższonej sprawności) - podobne do wcześniejszej klasy CEMEP Eff1 oraz do amerykańskiego EPAct dla silników zasilanych napięciem o częstotliwości 60Hz,
  • IE3 - Premium efficiency (najwyższy poziom sprawności) - podobne do amerykańskiego NEMA Premium dla silników 60Hz.
  • W normie zawarto również klasę IE4 (Super Premium Efficiency), która jest przyszłym planowanym poziomem nad IE3. Nie określono dla niej wymogów, jeżeli chodzi o sprawności silników.

Co w praktyce oznaczają wymienione klasy dla inżynierów? W normie w postaci tabel dla konkretnych silników (podzielone względem częstotliwości napięcia zasilającego, liczby biegunów oraz mocy) podane zostały wymagane poziomy sprawności. Są to poziomy minimalne i łatwo jest określić, wybierając silnik z typoszeregu pod względem mocy, czy posiadany model spełniał będzie określone w normie wymagania. Warto dodać, że wcześniej, tj. przed rozpoczęciem obowiązywania normy IEC 60034-2-1:2007, sprawność będąca podstawą klasyfikacji liczona była w inny sposób.

Z tych powodów, aby uniknąć nieporozumień, IEC 60034-30:2008 nakłada wymóg podawania na tabliczce znamionowej silnika i w dokumentacji zarówno klasy sprawności oraz samej jej wartości. Omawianą normą nie są objęte silniki, które są integralną częścią maszyn i nie mogą być testowane osobno (dotyczy to m.in. pomp, wentylatorów, kompresorów, itp.), a także te, które wymieniono w IEC 60034-25.

Porównanie klas sprawności

Dyrektywa unijna EuP bazuje pod względem określania klas sprawności na normie IEC 60034-30:2008. Ta ostatnia jest w istocie szersza niż zakres dyrektywy, gdyż obejmuje przykładowo silniki hamujące i do zastosowań w obszarach niebezpiecznych, które wyłączone są z obowiązywania EuP. W normie IEC 60034-30:2008 jest również mowa o klasie IE4 (Super Premium Efficiency), która jest przyszłym planowanym poziomem nad IE3.

TABELA 1. Odpowiedniki klas sprawności względem normy IEC 60034-30

Rys. 1. Wykres obrazujący zmiany minimalnej wymaganej przez normę IEC 60034-30 sprawności dla silników 4-biegunowych o różnej mocy znamionowej



 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Pakiet oprogramowania do symulacji i testów produktów

2016-09-26   | SIEMENS Sp. z o.o.
Pakiet oprogramowania do symulacji i testów produktów

Siemens PLM Software wprowadził do oferty nową rodzinę produktów Simcenter - rozbudowany pakiet rozwiązań programowych do symulacji i testów. Simcenter łączy te ostatnie z inteligentnym raportowaniem i analityką danych, tak aby móc przedstawić produkt na wszystkich etapach jego rozwoju, a także jego przewidywaną wydajność działania.
czytaj więcej

Linkowy czujnik przemieszczenia o zakresie pomiarowym do 10,2 mm

2016-09-26   |
Linkowy czujnik przemieszczenia o zakresie pomiarowym do 10,2 mm

Wachendorff Automation udostępnia nową serię precyzyjnych linkowych czujników przemieszczenia SZG140, których zakres pomiaru zwiększono do 10,2 m. Mogą być one wykorzystywane do pomiaru położenia, szybkości liniowej i odległości np. w dźwigach, cylindrach hydraulicznych i przenośnikach ślimakowych.
czytaj więcej

Nowy numer APA