Клас на енергийна ефективност на двигатели

Енергийна ефективност

С цел намаляване на консумацията на електрическа енергия от електродвигатели се приемат
нормативни документи, които въвеждат задължителни изисквания за минимални нива на ефективност за електродвигателите, сключват се доброволни споразумения за намаляване използването на двигатели от нисък енергиен клас.
От октомври 2008 е въведен стандартът IEC 60034-30:2008, който определя нов енергиен клас IE (International Efficiency) с три нива на ефективност за едноскоростните трифазни асинхронни двигатели с накъсосъединен ротор:

– IE1 – нормален к.п.д. (к.п.д. приблизително отговаря на к.п.д. от клас EFF2 според европейската класификация от 1999г.);
– IE2 – висок к.п.д. (равен на EFF1, EPAct);
– IE3 – премиум к.п.д. (15H20% по-ниски загуби от загубите за двигатели клас IE2, NEMA premium).

За определяне на нивата на ефективност в IEC 60034-30 се използват методите с ниска неопределеност за определяне на к.п.д., съгласно стандарт IEC 60034-2-1: 2007. Обхватът на стандарт IEC 60034-30 е разширен и се отнася за 2-, 4- и 6 полюсни двигатели с мощност 0,75 до 375kW.

На 22 юли 2009г. Европейската Комисия приема Регламент (ЕО) № 640/2009 [1] за прилагане на Директива 2005/32/ЕО на Европейския парламент и на Съвета на Европа, който определя изискванията за екопроектиране, за предлагане на пазара и пускане в експлоатация на едноскоростните, трифазни асинхронните двигатели с накъсо съединен (кафезен) ротор, 50 или 50/60-херцови, които имат от 2 до 6 полюса; с номинално напрежение до 1000 V; с номинална мощност на вала между 0,75 kW и 375 kW.

В приложението на регламента са посочени минималните стойности за к.п.д. за ниво на ефективност IE2 и IE3, съгласно стандарта IEC 60034- 30: 2008.
Европейската Комисия определя следния график за въвеждане на изискванията на регламента:

– от 16 юни 2011г. електродвигателите не трябва да са с к.п.д., по-нисък от ниво на ефективност IE2;
– от 1 януари 2015г. двигателите с номинална мощност на вала между 7,5 и 375kW не трябва да са с к.п.д., по-нисък от този за ниво на ефективност IE3 или трябва да отговарят на ниво на ефективност IE2 и да бъдат оборудвани с регулатор на честотата на въртене;
– считано от 1 януари 2017г. всички двигатели с номинална мощност на вала между 0,75 и 375kW не трябва да са с к.п.д., по-нисък от този за ниво на ефективност IE3 или трябва да отговарят на ниво на ефективност IE2 и да бъдат оборудвани с регулатор на честотата на въртене.

Фиг. 2. Минимални номинални стойности на к.п.д. за различни класове и нива на енергийна ефективност за четириполюсни трифазни асинхронни двигатели с различна номинална мощност
Въвеждането в експлоатация на електродвигатели от високите енергийни класове IE2 и IE3 ще доведе до значителна икономия на електрическа енергия в Европейския съюз респективно и в България.
В табл. 2. са дадени стандартите, законите и споразуменията, отнасящи се до класовете на енергийна ефективност на АД.
На фиг. 2. са показани получените криви на минималните номинални стойности на к.п.д. за различните енергийни класове в зависимост от номиналната мощност на АД за четириполюсни двигатели. Те са построени като са използвани данни от:
– MG – 1 – 2006 за двигателите NEMA Energy efficiency и NEMA Premium efficiency стандарт;
– стандарт 60034-30 за енергийния клас IE;
– доброволно споразумение между ЕК И СЕМЕР [1].
Според доброволното споразумение между ЕК и СЕМЕР, двигателите, които имат к.п.д., по-нисък от стойностите дадени с кривата EFF3 и EFF2 50Hz на фиг. 2., са с енергиен клас EFF3. Двигателите с к.п.д. равен или по-висок от посочената крива са с енергиен клас EFF2.

Устройство и конструкция на енергоспестяващите електродвигатели

Проектирането и производството на енергийно ефективни електродвигатели изисква специални познания, опит и изпитателни лаборатории с прецизни уреди.
Целта е да се повиши ефективноста, чрез намаляване и балансиране на загубите в статорните намотки, статорните ламели (магнитопровод) и загубите от хлъзгането на ротора. В сравнение със стандартните електродвигатели IE1, производството на “енергоспестяващи” електродвигатели IE2 изисква повече мед, стомана и други материали. Характерни черти на двигателите IE2:
– По-голямо сечение на използваните проводници
– Статорните канали са по-високи
– Ламелите на статора са по-тънки и с подобрени качества
– Въздушната междина е по-малка
– Охлаждането на електродвигателя е подобрено
– Лагерите на електродвигателя са по-добри
– Използване на късо съединени медни ротори