Ahorro de materiales en la producción de motores asíncronos. Reducción de costes al sustituir el motor por uno energéticamente eficiente. Una excursión a la historia. El origen del problema del ahorro energético

Una excursión a la historia. El origen del problema del ahorro energético

El problema de salvar los recursos energéticos del planeta se identificó en la segunda mitad del siglo XX. Así que en los años 70 del siglo pasado estalló una crisis energética en todo el mundo. Los precios del petróleo aumentaron 14,5 veces entre 1972 y 1981. Y aunque la mayoría de los momentos difíciles de esa época fueron superados, el problema de salvar el complejo global de combustible y energía recibió el estatus de un problema global especialmente significativo, y cada año se le presta más y más atención a este tema.

Ahorro de energía hoy

Debido al desarrollo tecnológico, hay un rápido aumento en el consumo de energía en todo el mundo. Para que los recursos del planeta sean suficientes para la humanidad en el futuro, las personas buscan diversas formas y soluciones: se utilizan fuentes alternativas de energía natural (viento, agua, paneles solares), tecnologías respetuosas con el medio ambiente para obtener energía mediante el procesamiento de basura y diversas se han inventado los desechos domésticos, Equipo tecnológico se moderniza año a año con el fin de reducir la energía consumida por estos equipos.

La eficiencia energética de los equipos es una preocupación privada de cada uno de nosotros. Después de todo, el monto de la factura mensual de electricidad depende directamente de ello. En Europa, la electricidad es mucho más cara que en Rusia, por lo que todos los europeos intentan seleccionar equipos de alta tecnología que consuman la menor cantidad de energía posible. En nuestro país, un número mucho menor de personas piensa en esto, pero en nuestro país, el uso de tecnologías de ahorro de energía también puede tener un efecto beneficioso sobre el "grosor de su billetera". Al pagar las facturas de electricidad mensuales, no creemos que los costos operativos anuales sean una cantidad impresionante que podría gastarse en otros fines.

Eficiencia energética en ventilación

La principal fuente de consumo eléctrico en las instalaciones de ventilación, como se puede suponer, es el ventilador, y más concretamente el motor (o motor) eléctrico, gracias al cual gira la hélice del ventilador.

Clase de eficiencia energética IE

Los estándares europeos de motores DIN se basan en el estándar de clasificación de eficiencia energética de equipos IEC (Comisión Electrotécnica Internacional).

De acuerdo con los estándares internacionales, hasta la fecha se han desarrollado cuatro clases de eficiencia energética de motores IE1, IE2, IE3 e IE4. IE significa "Clase Internacional de Eficiencia Energética" - una clase internacional de eficiencia energética

• Clase de eficiencia energética estándar IE1.
• Clase de alta eficiencia energética IE2.
• Clase de eficiencia energética ultra alta IE3.
• IE4 es la clase de eficiencia energética más alta.

A continuación se muestran las curvas de eficiencia del motor correspondientes a la clase de eficiencia energética frente a la potencia nominal.

A partir del 1 de enero de 2017, todos los fabricantes de motores europeos, de conformidad con la directiva adoptada, producirán motores eléctricos con una clase de eficiencia energética de al menos IE3

Selección de la eficiencia energética de los motores al seleccionar instalaciones en el programa QC Ventilazione

TM QuattroClima ofrece unidades de ventilación con motores asíncronos de las clases IE2 e IE3, así como motores EC premium IE4.

El tipo de ventilador se selecciona presionando el botón izquierdo del mouse en la pestaña "Ventilador".

Ventilador centrífugo de accionamiento directo - motor asíncrono (estándar IE2).

El ventilador centrífugo de transmisión directa con motor EC cumple con la clase IE4.

Puede elegir la clase de eficiencia energética deseada de un motor asíncrono aquí, justo debajo.

De la teoría a la práctica

Para mayor claridad, veamos un ejemplo. Calculamos una unidad de tratamiento de aire estándar con un caudal de 20.000 m3/h y una presión libre de 500 Pa en tres opciones:

1) Con clase de motor asíncrono IE2

2) Con motor asíncrono IE3

3) Con clase de motor EC IE4

Y luego comparamos los resultados.

Instalación con motor asíncrono IE2

Instalación con motor asíncrono IE3

Instalación con motor EC clase IE4

En este caso, el programa seleccionó una sección de dos hinchas EC.

Ahora comparemos los resultados.

El consumo de energía de un motor IE3 es 0,18 kW menos que el de un motor IE2. Y la diferencia de potencia entre dos motores EC y un motor IE2 ya es de 1,16 kW.

En el caso de cálculos similares para unidades de ventilación de alto flujo de ventilación de suministro y escape, la diferencia en el consumo de energía de los motores IE2 e IE3 puede alcanzar el 25-30%. Y si se utilizan docenas de instalaciones en la instalación, entonces el consumo de energía de ventilación puede reducirse en un orden de magnitud y, gracias a esto, ahorrar cientos de miles o incluso millones de rublos.

En los siguientes artículos, hablaremos sobre otras formas de reducir el consumo de energía de los motores eléctricos al seleccionar unidades de ventilación en el programa QC Ventilazione. Anteriormente, hablamos sobre la mejora de la eficiencia energética de las unidades de ventilación de bajo flujo con intercambiadores de calor rotativos. Puedes leer el artículo.

Alrededor del 60% de la electricidad consumida en la industria se gasta en el accionamiento eléctrico de las máquinas en funcionamiento. Al mismo tiempo, los motores de corriente alterna son los principales consumidores de electricidad. Según la estructura de producción y la naturaleza procesos tecnológicos parte del consumo de energía motores de inducción es 50…80%, motores síncronos 6…8%. La eficiencia total de los motores eléctricos es de aproximadamente el 70%, por lo que el nivel de su eficiencia energética juega un papel importante en la solución del problema del ahorro de energía.

En el campo del desarrollo y producción de motores eléctricos a partir del 01/06/2012 entró en vigencia la norma nacional GOST R 54413-2011, basada en la norma internacional IEC 60034-30:2008 y que establece cuatro clases de eficiencia energética de los motores: IE1 - normal (estándar), IE2 - aumentado, IE3 es premium, IE4 es súper premium. La norma prevé una transición paso a paso de la producción a clases de eficiencia energética más altas. A partir de enero de 2015, todos los motores eléctricos fabricados con una potencia de 0,75 ... 7,5 kW deben tener una clase de eficiencia energética de al menos IE2 y 7,5 ... 375 kW, al menos IE3 o IE2 (con convertidor de frecuencia obligatorio). A partir de enero de 2017, todos los motores eléctricos fabricados con una potencia de 0,75 ... 375 kW deben tener una clase de eficiencia energética de al menos IE3 o IE2 (permitido cuando se trabaja en un variador de frecuencia).

En los motores asíncronos se consigue un aumento de la eficiencia energética:

El uso de nuevos grados de acero eléctrico con menores pérdidas específicas y un menor espesor de láminas de núcleo.

Reducir el entrehierro entre el estator y el rotor y asegurar su uniformidad (ayuda a reducir el componente magnetizante de la corriente del devanado del estator, reduce la dispersión diferencial y reduce las pérdidas eléctricas).

Reducción de las cargas electromagnéticas, es decir, un aumento en la masa de materiales activos con una disminución en el número de vueltas y un aumento en la sección transversal del conductor del devanado (conduce a una disminución en la resistencia del devanado y las pérdidas eléctricas).

Optimización de la geometría de la zona del diente, el uso de aislamiento moderno y barniz de impregnación, nuevas marcas de alambre de bobinado (aumenta el factor de llenado de la ranura con cobre a 0,78 ... 0,85 en lugar de 0,72 ... 0,75 en motores eléctricos de eficiencia energética estándar). Conduce a una disminución de la resistencia del devanado y de las pérdidas eléctricas.

El uso de cobre para la fabricación de un devanado de rotor en cortocircuito en lugar de aluminio (conduce a una disminución de la resistencia eléctrica del devanado del rotor en un 33% y la correspondiente disminución de las pérdidas eléctricas).

El uso de cojinetes de alta calidad y lubricantes estables de baja viscosidad, la extracción de cojinetes fuera del escudo del extremo (mejora el flujo de aire y la transferencia de calor del cojinete, reduce el ruido y pérdidas mecánicas).

Optimización del diseño y rendimiento de la unidad de ventilación, teniendo en cuenta el menor calentamiento de los motores eléctricos de mayor eficiencia energética (reduce el ruido y las pérdidas mecánicas).

El uso de una clase más alta de aislamiento térmico F mientras se proporciona sobrecalentamiento de acuerdo con la clase B (le permite evitar la reinstalación de energía en el variador con sobrecargas sistemáticas de hasta el 15 %, operar motores en redes con fluctuaciones de voltaje significativas, así como a temperatura ambiente elevada). temperaturas sin reducir la carga).

Consideración al diseñar la posibilidad de trabajar con un convertidor de frecuencia.

La producción en serie de motores energéticamente eficientes ha sido dominada por empresas tan conocidas como Siemens, WEG, General electric, SEW Eurodrive, ABB, Baldor, MGE-Motor, Grundfos, ATB Brook Crompton. Un importante fabricante nacional es la empresa electrotécnica rusa RUSELPROM.

El mayor aumento de la eficiencia energética se puede conseguir en los motores síncronos de imanes permanentes, lo que se explica por la ausencia de grandes pérdidas en el rotor y el uso de imanes de alta energía. En el rotor, debido a la ausencia de un devanado de excitación, solo se distinguen pérdidas adicionales por armónicos más altos en el núcleo del rotor, imanes permanentes y un devanado de arranque en cortocircuito. Para la fabricación de los imanes permanentes del rotor se utiliza una aleación de NdFeB a base de neodimio de alta energía, cuyos parámetros magnéticos son 10 veces superiores a los imanes de ferrita, lo que proporciona un aumento significativo de la eficiencia. Se sabe que la eficiencia de la mayoría de los motores síncronos de imanes permanentes corresponde a la clase de eficiencia energética IE3 y en algunos casos supera la IE4.

Las desventajas de los motores síncronos con imanes permanentes incluyen: una disminución de la eficiencia con el tiempo debido a la degradación natural de los imanes permanentes y su alto costo.

La vida útil de los imanes permanentes es de 15…30 años, sin embargo, las vibraciones, la tendencia a corroerse con alta humedad y la desmagnetización a temperaturas de 150°C y superiores (dependiendo de la marca) pueden reducirla a 3…5 años.

El mayor productor y exportador de metales de tierras raras (REM) es China, que posee el 48% de los recursos del mundo y proporciona el 95% de las necesidades del mundo. En los últimos años, China ha limitado significativamente la exportación de metales de tierras raras, creando una escasez en el mercado mundial y manteniendo precios altos. Rusia posee el 20% de los recursos REM del mundo, pero su extracción es solo el 2% de la producción mundial, y la producción de productos de REM es inferior al 1%. Así, en los próximos años, los precios de los imanes permanentes serán elevados, lo que repercutirá en el coste de los motores síncronos de imanes permanentes.

Se está trabajando para reducir el costo de los imanes permanentes. El Instituto Nacional de Ciencia de Materiales NIMS (Japón) ha desarrollado una marca de imanes permanentes basados ​​en neodimio NdFe12N con un menor contenido de neodimio (17% en lugar del 27% en NdFe12B), mejores propiedades magnéticas y alta temperatura desmagnetización 200°C. Se conocen trabajos para crear imanes permanentes sin metales de tierras raras a base de hierro y manganeso, que tienen mejores características que aquellos con metales de tierras raras y no se desmagnetizan a alta temperatura.

Los motores síncronos de imanes permanentes IE4 son fabricados por: 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.

Las series modernas de motores eléctricos están adaptadas para trabajar con convertidores de frecuencia y tienen las siguientes caracteristicas de diseño: alambre de bobinado con aislamiento de bobina resistente al calor de dos capas; materiales aislantes diseñados para tensiones de hasta 2,2 de la nominal; simetría eléctrica, magnética y geométrica del motor eléctrico; cojinetes aislados y un perno de tierra adicional en la carcasa; ventilación forzada con un rango de regulación profundo; instalación de filtros sinusoidales de alta frecuencia.

Fabricantes como Grundfos, Lafert Motors, SEW Eurodrive, muy conocidos en el mercado, producen motores eléctricos integrados con convertidores de frecuencia para aumentar la compacidad y reducir el tamaño del variador de frecuencia.

El costo de los motores eléctricos energéticamente eficientes es de 1,2 a 2 veces mayor que el costo de un motor eléctrico estándar de eficiencia energética, por lo que el período de recuperación de los costos adicionales es de 2 a 3 años, según el tiempo de funcionamiento anual promedio.

Bibliografía

1. GOST R 54413-2011 Máquinas eléctricas rotativas. Parte 30: Clases de eficiencia energética de motores de inducción de jaula de ardilla trifásicos de una sola velocidad (código IE).

2. Safonov A.S. Las principales medidas para mejorar la eficiencia energética de los equipos eléctricos del complejo agroindustrial // Tractores y máquinas agrícolas. No. 6, 2014. pág. 48-51.

3. Safonov A.S. El uso de motores eléctricos energéticamente eficientes en la agricultura // Actas de la II Conferencia Internacional Científica y Práctica "Cuestiones Actuales de la Ciencia y la Tecnología", número II. Rusia, Samara, 7 de abril de 2015. ICRON, 2015. P. 157-159.

4. Norma IEC 60034-30:2008 Máquinas eléctricas rotativas. Parte 30: Clases de eficiencia de motores de inducción de jaula de ardilla, trifásicos, de una sola velocidad (código IE).

5. Shumov Yu.N., Safonov A.S. Motores asíncronos energéticamente eficientes con devanado de rotor de cobre fundido a presión (revisión de publicaciones extranjeras) // Electricidad. No. 8, 2014. pág. 56-61.

6. Shumov Yu.N., Safonov A.S. Máquinas eléctricas energéticamente eficientes (resumen de desarrollos extranjeros) // Electricidad. No. 4, 2015. pág. 45-47.

UDK 621.313.333:658.562

MOTORES ASÍNCRONOS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA UN ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO REGULADO

O.O. Muravleva

Correo electrónico de la Universidad Politécnica de Tomsk: [correo electrónico protegido]

Se plantea la posibilidad de crear motores asíncronos energéticamente eficientes sin cambiar la sección para accionamientos eléctricos regulables, lo que permite asegurar un ahorro energético real. Se muestran las formas de asegurar el ahorro energético mediante el uso de motores asíncronos de alta potencia en unidades de bombeo en el ámbito de la vivienda y servicios comunales. Los cálculos económicos realizados y el análisis de los resultados muestran la eficiencia económica de utilizar motores de mayor potencia, a pesar del aumento del coste del propio motor.

Introducción

De acuerdo con la "Estrategia energética para el período hasta 2020", la máxima prioridad de la política energética estatal es aumentar la eficiencia energética de la industria. La eficiencia de la economía rusa se reduce significativamente debido a su alta intensidad energética. Según este indicador, Rusia está 2,6 veces por delante de Estados Unidos, Europa Oriental 3,9 veces, Japón - 4,5 veces. Solo en parte, estas diferencias pueden justificarse por las duras condiciones climáticas de Rusia y la inmensidad de su territorio. Una de las principales formas de prevenir una crisis energética en nuestro país es seguir una política que prevea la introducción a gran escala de tecnologías de ahorro de energía y recursos en las empresas. El ahorro energético se ha convertido en un área prioritaria de política técnica en todos los países desarrollados del mundo.

En un futuro próximo, el problema de la conservación de la energía aumentará su calificación con el desarrollo acelerado de la economía, cuando haya escasez de energía eléctrica y se puede compensar de dos maneras: mediante la introducción de nuevos sistemas de generación de energía y el ahorro de energía. La primera forma es más costosa y requiere más tiempo, y la segunda es mucho más rápida y rentable porque 1 kW de potencia con ahorro de energía cuesta 4...5 veces menos que en el primer caso. Los grandes costos de la energía eléctrica por unidad del producto nacional bruto crean un enorme potencial para el ahorro de energía en la economía nacional. Básicamente, la alta intensidad energética de la economía es causada por el uso de tecnologías y equipos que desperdician energía, grandes pérdidas de recursos energéticos (durante su extracción, procesamiento, transformación, transporte y consumo), y la estructura irracional de la economía (una alta proporción de la producción industrial intensiva en energía). Como resultado, se ha acumulado un gran potencial de ahorro energético, estimado en 360.430 Mtce. toneladas, o el 38,46% del consumo de energía moderna. La realización de este potencial puede permitir, con un crecimiento de la economía de 2,3 ... 3,3 veces en 20 años, limitar el crecimiento del consumo de energía en solo 1,25.

ny bienes y servicios en el mercado interno y externo. Por lo tanto, la conservación de la energía es un factor importante en el crecimiento económico y en la mejora de la eficiencia de la economía nacional.

El propósito de este trabajo es considerar las posibilidades de crear motores asíncronos (AM) energéticamente eficientes para accionamientos eléctricos controlados para garantizar un ahorro de energía real.

Posibilidades de crear energía eficiente

motores de inducción

En este trabajo, sobre la base de un enfoque sistemático, se determinan formas efectivas de garantizar ahorros reales de energía. Un enfoque sistemático para el ahorro de energía combina dos áreas: la mejora de convertidores y motores asíncronos. Teniendo en cuenta las posibilidades de la tecnología informática moderna, la mejora de los métodos de optimización, llegamos a la necesidad de crear un complejo de software y computadora para diseñar motores de inducción energéticamente eficientes que operen en accionamientos eléctricos controlados. Teniendo en cuenta el gran potencial de ahorro energético en la vivienda y los servicios comunales (vivienda y servicios comunales), consideraremos la posibilidad de utilizar un accionamiento eléctrico regulable basado en motores asíncronos en este ámbito.

La solución al problema del ahorro energético es posible con la mejora de un accionamiento eléctrico regulable basado en motores asíncronos, que deben ser diseñados y fabricados específicamente para tecnologías de ahorro energético. Actualmente, el potencial de ahorro de energía para los accionamientos eléctricos más populares: las unidades de bombeo es más del 30% del consumo de energía. Según el monitoreo en el Territorio de Altai, se pueden obtener los siguientes indicadores utilizando un accionamiento eléctrico controlado basado en motores asíncronos: ahorro de energía: 20,60%; ahorro de agua - hasta un 20%; exclusión de choques hidráulicos en el sistema; reducción de corrientes de arranque de motores; minimización de los costes de mantenimiento; reduciendo la probabilidad de emergencias. Esto requiere la mejora de todas las partes del accionamiento eléctrico y, sobre todo, el elemento principal que realiza la conversión de energía electromecánica: un motor asíncrono.

Ahora, en la mayoría de los casos, en un accionamiento eléctrico controlado, se utilizan motores asíncronos de propósito general en serie. El nivel de consumo de materias activas por unidad de potencia IM prácticamente se ha estabilizado. Según algunas estimaciones, el uso de IM en serie en accionamientos eléctricos controlados conduce a una disminución de su eficiencia y un aumento de la potencia instalada en un 15,20%. Entre los expertos rusos y extranjeros, existe la opinión de que se necesitan motores especiales para tales sistemas. Actualmente se requiere un nuevo enfoque del diseño debido a la crisis energética. La masa de presión arterial ha dejado de ser un factor determinante. Un aumento en el rendimiento energético pasa a primer plano, incluso aumentando su costo y el consumo de materiales activos.

Una de las formas prometedoras de mejorar el accionamiento eléctrico es el diseño y la fabricación de motores de inducción específicamente para condiciones de operación específicas, lo que es favorable para el ahorro de energía. Al mismo tiempo, se resuelve el problema de adaptar el AM a un accionamiento eléctrico específico, lo que brinda el mayor efecto económico en condiciones de operación.

Cabe señalar que la producción de IM específicamente para un accionamiento eléctrico controlado es producida por Simens (Alemania), Atlans-Ge Motors (EE. UU.), Lenze Bachofen (Alemania), Leroy Somer (Francia), Maiden (Japón). Existe una tendencia constante en la industria mundial de la ingeniería eléctrica a expandir la producción de dichos motores. En Ucrania, se ha desarrollado un paquete de software para diseñar modificaciones IM para un accionamiento eléctrico controlado. En nuestro país, GOST R 51677-2000 ha sido aprobado para IM con alto rendimiento energético, y su lanzamiento probablemente se organizará en un futuro próximo. El uso de modificaciones IM especialmente diseñadas para garantizar un ahorro energético eficiente - dirección prometedora para la mejora de motores asíncronos.

Esto plantea la cuestión de una elección razonable motor adecuado de una gama diversa de motores fabricados en términos de diseño, modificaciones, porque el uso de motores asíncronos industriales generales para un accionamiento eléctrico con velocidad variable resulta no óptimo en términos de peso, tamaño, costo e indicadores de energía. En este sentido, se requiere el diseño de motores asíncronos energéticamente eficientes.

Un motor asíncrono es energéticamente eficiente, en el que, utilizando un enfoque sistemático en el diseño, fabricación y operación, se incrementa la eficiencia, el factor de potencia y la confiabilidad. Los requisitos típicos para los accionamientos industriales generales son la minimización de los costes operativos y de capital,

incluso en Mantenimiento. En este sentido, así como debido a la confiabilidad y simplicidad de la parte mecánica del accionamiento eléctrico, la gran mayoría de los accionamientos eléctricos industriales generales se construyen sobre la base de un motor asíncrono: el motor más económico que es estructuralmente simple, sin pretensiones. y tiene un bajo costo. Un análisis de los problemas de los motores de inducción controlados mostró que su desarrollo debe llevarse a cabo sobre la base de un enfoque sistemático, teniendo en cuenta las peculiaridades del trabajo en accionamientos eléctricos controlados.

En la actualidad, en relación con el aumento de los requisitos de eficiencia al resolver problemas de ahorro de energía y mejorar la confiabilidad de la operación de los sistemas eléctricos, las tareas de modernización de motores asíncronos para mejorar sus características energéticas (eficiencia y factor de potencia), obteniendo nuevas cualidades de consumo (mejora de la protección del medio ambiente) se están volviendo particularmente relevantes. , incluido el sellado), asegurando la confiabilidad en el diseño, fabricación y operación de motores asíncronos. Por lo tanto, al realizar investigación y desarrollo en el campo de la modernización y optimización de motores asíncronos, es necesario crear métodos apropiados para determinar sus parámetros óptimos, a partir de la condición de obtener las características de energía máxima, y ​​calcular las características dinámicas (tiempo de arranque). , calefacción de bobinado, etc.). Como resultado de estudios teóricos y experimentales, es importante determinar las mejores características energéticas absolutas y específicas de los motores asíncronos, en función de los requisitos para un convertidor de frecuencia ajustable.

El costo de un convertidor suele ser varias veces mayor que el costo de un motor de inducción de la misma potencia. Los motores asíncronos son los principales convertidores de energía eléctrica en energía mecánica, y en gran medida determinan la eficiencia del ahorro energético.

Hay tres formas de garantizar un ahorro de energía efectivo cuando se utiliza un accionamiento eléctrico controlado basado en motores asíncronos:

Mejorar la presión arterial sin cambiar la sección transversal;

Mejora de IM con un cambio en la geometría del estator y el rotor;

Elección de IM de diseño industrial general

más poder.

Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas, desventajas y limitaciones en la aplicación, y la elección de uno de ellos solo es posible mediante una evaluación económica de las opciones pertinentes.

La mejora y optimización de motores asíncronos con un cambio en la geometría del estator y rotor dará un mayor efecto, el motor diseñado tendrá mejor energía y características dinámicas. Sin embargo, al mismo tiempo, los costos financieros para la modernización y el reequipamiento de la producción para su producción ascenderán a cantidades significativas. Por lo tanto, en la primera etapa, consideraremos medidas que no requieran grandes costos financieros, pero que al mismo tiempo permitan un ahorro real de energía.

Resultados de la investigacion

Actualmente, IM para un accionamiento eléctrico controlado prácticamente no se está desarrollando. Es recomendable utilizar modificaciones especiales de motores asíncronos, en los que se conservan los sellos en las láminas del estator y el rotor y los elementos estructurales principales. Este artículo analiza la posibilidad de crear un IM energéticamente eficiente cambiando la longitud del núcleo del estator (/), el número de vueltas en la fase del devanado del estator (#) y el diámetro del cable utilizando la geometría de la sección transversal de fábrica. En la etapa inicial, la modernización de los motores asíncronos con rotor de jaula de ardilla se llevó a cabo cambiando solo la longitud activa. Se tomó como motor base el motor asíncrono AIR112M2 con una potencia de 7,5 kW, producido por OAO Sibelektromotor (Tomsk). Los valores de la longitud del núcleo del estator para los cálculos se tomaron en el rango /=100,170%. Los resultados de los cálculos en forma de dependencias de la eficiencia máxima (Psh) y nominal (tsn) de la longitud para el tamaño de motor seleccionado se muestran en la fig. una.

Arroz. 1. Dependencias de la eficiencia máxima y nominal para diferentes longitudes del núcleo del estator.

De la fig. 1 muestra cómo el valor de la eficiencia cambia cuantitativamente al aumentar la longitud. El IM mejorado tiene una eficiencia nominal superior a la del motor base cuando se cambia la longitud del núcleo del estator hasta un 160 %, mientras que los valores más altos de la eficiencia nominal se observan en 110,125 %.

Cambiar solo la longitud del núcleo y, como resultado, reducir las pérdidas en el acero, a pesar de un ligero aumento en la eficiencia, no es la forma más efectiva de mejorar un motor de inducción. Sería más racional cambiar la longitud y los datos del devanado del motor (el número de vueltas del devanado y la sección transversal del cable del devanado del estator). Al considerar esta opción, los valores de la longitud del núcleo del estator para los cálculos se tomaron en el rango /=100.130%. Se supuso que el rango de cambios en las espiras del devanado del estator era N = 60,110%. El motor base tiene el valor No = 108 vueltas y n = 0.875. En la fig. 2 muestra un gráfico del cambio en el valor de la eficiencia al cambiar los datos de devanado y la longitud activa del motor. Cuando el número de vueltas del devanado del estator cambia en la dirección de disminución, hay una fuerte caída en los valores de eficiencia a 0,805 y 0,819 para motores con una longitud de 100 y 105%, respectivamente.

Los motores en el rango de variación de longitud /=110.130% tienen valores de eficiencia superiores a los del motor base, por ejemplo, No=96 ^»=0.876.0.885 y No=84 con 1=125.130% tienen n»=0.879 .0.885. Es recomendable considerar motores con una longitud en el rango de 110,130% y con una disminución del número de vueltas del devanado del estator en un 10%, lo que corresponde a N = 96 vueltas. El extremo de la función (Fig. 2), resaltado en color oscuro, corresponde a los valores dados de longitud y vueltas. En este caso, el valor de la eficiencia aumenta en un 0,7-1,7% y es

Vemos la tercera forma de asegurar el ahorro de energía en el hecho de que es posible utilizar un motor asíncrono de rendimiento industrial general de mayor potencia. Los valores de la longitud del núcleo del estator para los cálculos se tomaron en el rango /=100,170%. El análisis de los datos obtenidos muestra que para el motor investigado AIR112M2 con una potencia de 7,5 kW, con un aumento de su longitud al 115%, el valor de eficiencia máxima n,wx=0,885 corresponde a la potencia Р2wn=5,5 kW. Este hecho indica que es posible utilizar motores de la serie AIR112M2 de mayor longitud con una potencia de 7,5 kW, en lugar del motor básico de 5,5 kW de la serie AIR90M2, en un accionamiento eléctrico regulable. Para un motor de 5,5 kW,

El consumo de energía por año es de 71.950 r. Una de las razones de este hecho es la reducción en la participación de la electricidad para cubrir las pérdidas en el IM debido a la operación del motor en la región de los valores de mayor eficiencia.

Un aumento en la potencia del motor debe estar justificado por la necesidad tanto técnica como económica. En el estudio de motores de alta potencia se tomaron una serie de IM de uso industrial general de la serie AIR en el rango de potencia de 3,75 kW. Como ejemplo, consideremos IM con una velocidad de rotación de 3000 rpm, que se utilizan con mayor frecuencia en unidades de bombeo de viviendas y servicios comunales, lo que está asociado con los detalles de la regulación de la unidad de bombeo.

Arroz. Fig. 3. Dependencia del ahorro durante la vida útil media de la potencia útil del motor: la línea ondulada se construye según los resultados del cálculo, la línea continua es aproximada

Para justificar los beneficios económicos de usar motores de mayor potencia, se hicieron cálculos y se comparó motores con la potencia requerida para una tarea determinada y motores con una potencia un paso superior. En la fig. La figura 3 muestra gráficos de ahorro para la vida útil media (E10) de la potencia útil en el eje del motor. El análisis de la dependencia obtenida muestra

eficiencia económica del uso de motores de alta potencia, a pesar del aumento en el costo del propio motor. El ahorro de energía durante la vida útil promedio de los motores con una velocidad de rotación de 3000 rpm es de 33,235 mil rublos.

Conclusión

El enorme potencial de ahorro de energía en Rusia está determinado por los altos costos de la energía eléctrica en la economía nacional. Un enfoque sistemático para el desarrollo de accionamientos eléctricos asincrónicos controlados y la organización de su producción en masa puede proporcionar un ahorro de energía efectivo, en particular, en la vivienda y los servicios comunales. A la hora de resolver el problema del ahorro energético, se debería utilizar un accionamiento eléctrico controlado asíncrono, que actualmente no tiene alternativa.

1. La tarea de crear motores asíncronos energéticamente eficientes que cumplan con las condiciones de funcionamiento específicas y el ahorro de energía debe resolverse para un accionamiento eléctrico controlado específico utilizando un enfoque sistemático. Actualmente se está aplicando un nuevo enfoque para el diseño de motores asíncronos. El factor determinante es el aumento del rendimiento energético.

2. La posibilidad de crear motores asíncronos energéticamente eficientes sin cambiar la geometría de la sección transversal con un aumento en la longitud del núcleo del estator hasta un 130% y una disminución en el número de vueltas del devanado del estator hasta un 90% para Se considera accionamientos eléctricos controlados, lo que permite un ahorro energético real.

3. Se muestran formas de garantizar el ahorro de energía mediante el uso de motores asíncronos de alta potencia en unidades de bombeo en el sector de la vivienda y los servicios públicos. Por ejemplo, al sustituir el motor AIR90M2 de 5,5 kW de potencia por el motor AIR112M2, el ahorro energético es de hasta un 15%.

4. Los cálculos económicos realizados y el análisis de los resultados muestran la eficiencia económica del uso de motores de mayor potencia, a pesar del aumento en el costo del propio motor. El ahorro de energía durante la vida útil promedio se expresa en decenas y cientos de miles de rublos. dependiendo de la potencia del motor y es de 33.325 mil rublos. para motores asíncronos con una velocidad de 3000 rpm.

BIBLIOGRAFÍA

1. Estrategia energética de Rusia para el período hasta 2020 // TEK.

2003. - Nº 2. - S. 5-37.

2. Andronov A. L. Ahorro de energía en los sistemas de suministro de agua mediante la regulación de frecuencia del accionamiento eléctrico // ​​Electricidad y el futuro de la civilización: Mater. científico-técnico conferencia - Tomsk, 2004. - S. 251-253.

3. Sidelnikov B.V. Perspectivas para el desarrollo y aplicación de motores eléctricos ajustables sin contacto // Ahorro de energía. - 2005. - Nº 2. - S. 14-20.

4. Petrushin VS. Enfoque de sistema en el diseño de motores asíncronos ajustables. conferencia IEEE-2003. - Crimea, Alushta, 2003. - Parte 1. -S. 357-360.

5. GOST R 51677-2000 Máquinas asíncronas eléctricas con potencia de 1 a 400 kW inclusive. Motores. Indicadores de desempeño. - M.: Editorial de normas, 2001. - 4 p.

6. Muraviev O.P., Muravieva O.O. Accionamiento de velocidad variable por inducción como base del ahorro de energía eficiente // El 8º pasante ruso-coreano. Síntoma Ciencia y Tecnología KORUS 2004. - Tomsk: TPU, 2004.

V. 1. - Pág. 264-267.

7. Muraviev O.P., Muravieva O.O., Vekhter E.V. Parámetros Energéticos de Motores de Inducción como Base del Ahorro de Energía en un Variador de Velocidad // El 4to Interno. Workshop Compatibility in Power Electronics Cp 2005. - 1-3 de junio de 2005, Gdynia, Polonia, 2005. -P. 61-63.

8. Muravlev O.P., Muravleva O.O. Motores de inducción de potencia efectiva para el ahorro de energía // El noveno pasante ruso-coreano. Síntoma Ciencia y Tecnología KORUS 2005. - Novosibirsk: Universidad Técnica Estatal de Novosibirsk, 2005. - V. 2. - P. 56-60.

9. Vekhter E.V. La elección de motores asíncronos de alta potencia para garantizar el ahorro de energía de las unidades de bombeo en viviendas y servicios comunales // Equipos y tecnologías modernas: Actas del 11º Interno. científico-práctico conferencia jóvenes y estudiantes. -Tomsk: Editorial de TPU, 2005. - T. 1. - S. 239-241.

CDU 621.313.333:536.24

SIMULACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE MOTORES ASÍNCRONOS MULTIFALOS EN MODOS DE FUNCIONAMIENTO DE EMERGENCIA

D. M. Glujov, O.O. Muravleva

Correo electrónico de la Universidad Politécnica de Tomsk: [correo electrónico protegido]

Se propone un modelo matemático de procesos térmicos en un motor asíncrono multifásico, que permite calcular el aumento de temperatura del devanado en condiciones de emergencia. La adecuación del modelo se verificó experimentalmente.

Introducción

El desarrollo intensivo de la electrónica y la tecnología de microprocesadores conduce a la creación de accionamientos eléctricos de CA ajustables de alta calidad para reemplazar los accionamientos eléctricos. corriente continua y un variador de CA no regulado debido a la mayor confiabilidad de los motores de CA en comparación con las máquinas de CC.

Los accionamientos eléctricos regulados están ganando el campo de aplicación de los no regulados tanto para garantizar características tecnológicas como para ahorrar energía. Además, se da preferencia a las máquinas AC, asíncronas (AD) y síncronas (SD), ya que tienen mejores indicadores de peso y tamaño, mayor confiabilidad y vida útil, son más fáciles de mantener y reparar en comparación con las máquinas colectoras DC. Incluso en un área tan tradicionalmente "coleccionista" como los vehículos eléctricos, las máquinas de CC están dando paso a los motores de CA controlados por frecuencia. Un lugar cada vez mayor en la producción de plantas de ingeniería eléctrica está ocupado por modificaciones y diseños especializados de motores eléctricos.

Es imposible crear un motor universal controlado por frecuencia adecuado para todas las ocasiones. Solo puede ser óptimo para cada combinación específica de la ley y el método de control, el rango de control de frecuencia y la naturaleza de la carga. Un motor asíncrono multifásico (MAD) puede ser una alternativa a las máquinas trifásicas cuando se alimenta con un convertidor de frecuencia.

El propósito de este trabajo es desarrollar un modelo matemático para el estudio de los campos térmicos de motores asíncronos polifásicos tanto en estado estacionario como en modo de operación de emergencia, los cuales van acompañados de una fase (o una fase) de parada (ruptura) con el fin de mostrar la posibilidad de operar máquinas asíncronas como parte de un accionamiento eléctrico controlado sin aplicación fondos adicionales enfriamiento.

Modelado de campo térmico

Las características del funcionamiento de las máquinas eléctricas en un accionamiento eléctrico ajustable, así como las altas vibraciones y el ruido, que imponen ciertos requisitos en el diseño, requieren otros enfoques en el diseño. Al mismo tiempo, las características de los motores polifásicos hacen que estas máquinas sean adecuadas para su uso en aplicaciones controladas.

La eficiencia energética se entiende como el uso racional de los recursos energéticos, con la ayuda de la cual se logra una reducción del consumo de energía al mismo nivel de potencia de carga.

En la fig. 1a, b son ejemplos de uso irracional y racional de la energía. Las potencias Рн de los receptores 1 y 2 son las mismas, mientras que las pérdidas ΔР1 asignadas en el receptor 1 superan significativamente las pérdidas ΔР2 asignadas en el receptor 2. Como resultado, el consumo de energía ΔРp1 del receptor 1 es mayor que la potencia ΔРp2 consumida por el receptor 2. Por lo tanto, el receptor 2 es energéticamente eficiente en comparación con el receptor 1.

Arroz. 1a. Uso irracional de la energía.

Receptor 2

Arroz. 1b. Uso racional de la energía

En el mundo moderno, los problemas de eficiencia energética se dan Atención especial. Esto se explica en parte por el hecho de que la solución de este problema puede conducir al logro de los principales objetivos de la política energética internacional:

• mejorar la seguridad energética;
• reducción del impacto ambiental nocivo por el uso de recursos energéticos;
• aumentar la competitividad de la industria en su conjunto.

Recientemente, se han tomado una serie de iniciativas y medidas de eficiencia energética a nivel regional, nacional e internacional.

Estrategia energética de Rusia

Rusia ha desarrollado una Estrategia Energética, que implica el despliegue de un programa de eficiencia energética como parte de una política integral de ahorro de energía. Este programa tiene como objetivo crear las condiciones básicas para la renovación tecnológica acelerada de la industria energética, el desarrollo de industrias de procesamiento modernas y capacidades de transporte, así como el desarrollo de nuevos mercados prometedores.

23 de noviembre de 2009 Presidente Federación Rusa SÍ. Medvedev firmó la Ley Federal No. 261-FZ "Sobre el Ahorro de Energía y el Aumento de la Eficiencia Energética y sobre las Enmiendas a Ciertos Actos Legislativos de la Federación Rusa". Esta ley forma una actitud fundamentalmente nueva hacia el proceso de ahorro de energía. Describe claramente los poderes y requisitos en esta área para todos los niveles de gobierno, y también sienta las bases para lograr un resultado real. La ley introduce la obligación de dar cuenta de los recursos energéticos para todas las empresas. Se propone que las organizaciones cuyos gastos anuales totales en consumo de energía excedan los 10 millones de rublos se sometan a auditorías energéticas antes del 31 de diciembre de 2012 y luego al menos una vez cada 5 años, en base a los resultados de los cuales se elabora un pasaporte energético de la empresa. , fijando el progreso en la escala de eficiencia energética.

Con la adopción de la ley “Sobre Eficiencia Energética”, uno de los artículos clave del documento fue la modificación del Código Tributario (artículo 67 parte 1), que exonera del impuesto sobre la renta a las empresas que utilicen instalaciones con la clase de eficiencia energética más alta. El Gobierno de la Federación Rusa está listo para proporcionar subsidios y reducir la carga fiscal a aquellas empresas que estén listas para elevar sus equipos al nivel de tecnología de ahorro de energía.

Eficiencia energética de motores eléctricos

Según RAO "UES de Rusia" para 2006, aproximadamente el 46% de la electricidad generada en Rusia es consumida por empresas industriales (Fig. 1), la mitad de esta energía se convierte en energía mecánica por medio de motores eléctricos.

Arroz. 2. Estructura del consumo de electricidad en Rusia

En el proceso de conversión de energía, parte de ella se pierde en forma de calor. El valor de la energía perdida está determinado por el rendimiento energético del motor. El uso de motores eléctricos energéticamente eficientes puede reducir significativamente el consumo de energía y reducir la cantidad de dióxido de carbono en el medio ambiente.

Indicador principal eficiencia energética motor eléctrico es su eficiencia (en adelante, la eficiencia):

η=P2/P1=1 – ΔP/P1,

donde P2 es la potencia útil en el eje del motor, P1 es la potencia activa consumida por el motor de la red, ΔP son las pérdidas totales que se producen en el motor.

Obviamente, cuanto mayor sea la eficiencia (y, en consecuencia, menores las pérdidas), menos energía consumirá el motor eléctrico de la red para generar la misma potencia P2. Como demostración del ahorro de energía cuando se utilizan motores energéticamente eficientes, comparemos la cantidad de energía consumida en el ejemplo de los motores eléctricos ABB de la serie convencional (M2AA) y energéticamente eficiente (M3AA) (Fig. 3).

1. serie M2AA(clase de eficiencia energética IE1): potencia Р2=55 kW, velocidad n=3000 rpm, η=92,4%, cosφ=0,91

Р1=Р2/η=55/0,924=59,5 kW.

Pérdidas totales:

ΔP=Р1–Р2=59,5-55=4,5 kW.

Q=4,5 24 365=39 420 kW.

C=2 39420=78840 frotar.

2. Serie M3AA(clase de eficiencia energética IE2): potencia P2=55 kW, velocidad n=3000 rpm, η=93,9%, cosφ=0,88

Potencia activa consumida de la red:

Р1=Р2/η=55/0,939=58,6 kW.

Pérdidas totales:

ΔP=Р1–Р2=58,6-55=3,6 kW.

Suponiendo que un motor dado funciona las 24 horas del día, los 365 días del año, la cantidad de energía perdida y liberada como calor

Q=3,6 24 365=31536 kW.

Con un costo promedio de electricidad de 2 rublos. por kWh la cantidad de electricidad perdida durante 1 año en términos monetarios

C=2 31536=63072 frotar.

Así, en el caso de sustituir un motor eléctrico convencional (clase IE1) por uno eficiente energéticamente (clase IE2), el ahorro energético es de 7884 kW al año por motor. Al usar 10 motores eléctricos de este tipo, el ahorro será de 78 840 kW por año o 157 680 rublos por año en términos monetarios. Así, el uso eficiente de la energía eléctrica permite a la empresa reducir el costo de sus productos, aumentando así su competitividad.

La diferencia de costo de los motores eléctricos con clases de eficiencia energética IE1 e IE2, que asciende a 15621 rublos, se amortiza en aproximadamente 1 año.

Arroz. 3. Comparación de motor eléctrico convencional con eficiencia energética

se debe notar que a medida que aumenta la eficiencia energética, también lo hace la vida útil del motor. Esto se explica de la siguiente manera. La fuente de calentamiento del motor son las pérdidas generadas en el mismo. Las pérdidas en las máquinas eléctricas (EM) se subdividen en principales, debidas a los procesos electromagnéticos y mecánicos que ocurren en las EM, y adicionales, debidas a diversos fenómenos secundarios. Las principales pérdidas se dividen en las siguientes clases:

• 1. pérdidas mecánicas (incluye pérdidas por ventilación, pérdidas por cojinetes, pérdidas por fricción de escobillas en el conmutador o anillos colectores);
• 2. pérdidas magnéticas (pérdidas por histéresis y corrientes parásitas);
• 3. pérdidas eléctricas (pérdidas en los devanados durante el flujo de corriente).

De acuerdo con la ley empírica, la vida útil del aislamiento se reduce a la mitad con un aumento de la temperatura de 100 °C. Por lo tanto, la vida útil del motor con mayor eficiencia energética es algo más larga, ya que las pérdidas y, por lo tanto, el calentamiento motor de bajo consumo menos.

Formas de mejorar la eficiencia energética del motor:

• 1. El uso de aceros eléctricos con propiedades magnéticas mejoradas y pérdidas magnéticas reducidas;
• 2. El uso de operaciones tecnológicas adicionales (por ejemplo, recocido para restaurar las propiedades magnéticas de los aceros, que, por regla general, se deterioran después del mecanizado);
• 3. Uso de aislamiento con mayor conductividad térmica y resistencia eléctrica;
• 4. Mejora de las propiedades aerodinámicas para reducir las pérdidas por ventilación;
• 5. Uso de rodamientos de alta calidad (NSK, SKF);
• 6. Aumentar la precisión del procesamiento y la fabricación de componentes y piezas de motores;
• 7. Uso del motor junto con el convertidor de frecuencia.

Otro parámetro importante que caracteriza la eficiencia energética de un motor eléctrico es el factor de carga cosφ. El factor de carga determina la proporción de potencia activa en la potencia total suministrada al motor desde la red.

donde S es la potencia total.

En este caso, solo la potencia activa se convierte en potencia útil en el eje, la potencia reactiva solo se necesita para crear un campo electromagnético. La energía reactiva ingresa al motor y regresa a la red al doble de la frecuencia de la red 2f, creando así pérdidas adicionales en las líneas de suministro. Por lo tanto, un sistema compuesto por motores con valores de eficiencia altos pero valores de cosφ bajos no puede considerarse eficiente energéticamente.

Barreras para la implementación de sistemas de accionamiento eléctrico eficientes energéticamente

A pesar de la alta eficacia de las soluciones energéticamente eficientes, hoy en día existen una serie de obstáculos para la distribución de sistemas de accionamiento eléctrico energéticamente eficientes:

• 1. Reemplazar solo uno o dos motores eléctricos en toda la empresa es una medida insignificante;
• 2. Nivel bajo conciencia de los consumidores en el campo de las clases de motores de eficiencia energética, sus diferencias y estándares existentes;
• 3. Financiamiento separado en muchas empresas: el propietario del presupuesto para la compra de motores eléctricos a menudo no es la persona que se ocupa de los problemas de reducción de costos de producción o incurre en costos de mantenimiento anuales;
• 4. Adquisición de motores eléctricos como parte de equipos complejos, cuyos fabricantes suelen instalar motores eléctricos de baja calidad para reducir el costo de producción;
• 5. Dentro de una misma empresa, el costo de adquisición de equipos y el costo del consumo de energía durante la vida útil a menudo se pagan en partidas diferentes;
• 6. Muchas plantas tienen existencias de motores eléctricos, por lo general del mismo tipo y la misma clase de eficiencia.

Un aspecto importante en asuntos relacionados con eficiencia energética de las máquinas eléctricas, es popularizar la decisión de comprar equipos en base a una evaluación de los costos operativos totales durante la vida útil.

Nuevos estándares internacionales que rigen la eficiencia energética de los motores eléctricos.

En 2007, 2008 IEC ha introducido dos nuevos estándares relacionados con eficiencia energética de los motores eléctricos: la norma IEC/EN 60034-2-1 establece nuevas reglas para determinar la eficiencia, la norma IEC 60034-30 establece nuevas clases de eficiencia energética para motores eléctricos.

La norma IEC 60034-30 establece tres clases de eficiencia energética para motores trifásicos motores eléctricos asíncronos con rotor en jaula de ardilla (Fig. 4).

Arroz. 4. Clases de eficiencia energética según la nueva norma IEC 60034-30

Actualmente, la designación de clases de eficiencia energética a menudo se puede ver en forma de las siguientes combinaciones: EFF3, EFF2, EFF1. Sin embargo, los límites de separación de clases (Figura 5) están establecidos por el antiguo estándar IEC 60034-2, que ha sido reemplazado por el nuevo IEC 60034-30 (Figura 4).

Arroz. 5. Clases de eficiencia energética según la antigua norma IEC 60034-2.

Artículo tomado de szemo.ru

La cuestión de crear motores eléctricos que ahorren energía surgió simultáneamente con la invención de las propias máquinas eléctricas. En la Exposición Internacional de Electricidad de 1891 en Frankfurt am Main, Charles Brown (más tarde fundador de ABB) mostró un generador síncrono trifásico de su propia producción, cuya eficiencia superaba el 95%. Un motor trifásico asíncrono presentado por Mikhail Dolivo-Dobrovolsky mostró una eficiencia del 95%. Desde entonces, la eficiencia de un motor asíncrono trifásico ha mejorado solo entre uno y dos por ciento.

El mayor interés en los motores energéticamente eficientes surgió a fines de la década de 1970 durante la crisis mundial de la energía del petróleo. Resultó que ahorrar una tonelada de combustible estándar es muchas veces más barato que producirlo.Durante la crisis, las inversiones en conservación de energía aumentaron muchas veces. Muchos países comenzaron a asignar subvenciones especiales para programas de ahorro de energía.

Luego de analizar el problema del ahorro de energía, resultó que más de la mitad de la electricidad generada en el mundo es consumida por motores eléctricos. Por ello, todas las principales compañías eléctricas del mundo están trabajando en su mejora.

¿Qué son los motores de ahorro de energía?

Se trata de motores eléctricos cuya eficiencia es un 1-10% superior a la de los motores estándar. En los grandes motores de bajo consumo, la diferencia en los valores de eficiencia es del 1 al 2%, y en los motores de pequeña y mediana potencia, esta diferencia ya es del 7 al 10%.

Eficiencia de los motores eléctricos Siemens

El aumento de la eficiencia en los motores de bajo consumo se consigue gracias a:

• aumentar la proporción de materiales activos: cobre y acero;
• el uso de acero eléctrico más delgado y de mayor calidad;
• el uso de cobre en lugar de aluminio en los devanados del rotor;
• reducir el espacio de aire en el estator utilizando equipos de proceso de precisión;
• optimización de la forma de la zona del diente del circuito magnético y el diseño de los devanados;
• uso de rodamientos de una clase superior;
• diseño especial del ventilador;

Según las estadísticas, el precio de todo el motor es inferior al 2 % de los costes totales del ciclo de vida. Por ejemplo, si un motor funciona 4000 horas al año durante 10 años, la electricidad representa alrededor del 97 % de todos los costos del ciclo de vida. Otro uno por ciento es para instalación y mantenimiento. Por tanto, un aumento de la eficiencia de un motor de potencia media en un 2% permitirá recuperar el aumento del coste de un motor de bajo consumo en 3 años, según el modo de funcionamiento. La experiencia práctica y los cálculos muestran que el aumento en el costo de un motor de ahorro de energía se compensa debido a la electricidad ahorrada cuando se opera en modo S1 durante un año y medio (con un tiempo de funcionamiento anual de 7000 horas).

En el caso general, la transición al uso de un motor de ahorro de energía permite:

• aumentar la eficiencia del motor entre un 1 y un 10 %;
• mejorar la confiabilidad de su trabajo;
• reducir el tiempo de inactividad;
• reducir los costos de mantenimiento;
• aumentar la resistencia del motor a las sobrecargas térmicas;
• aumentar la capacidad de sobrecarga;
• aumentar la resistencia del motor al deterioro de las condiciones de funcionamiento;
• tensión reducida y sobretensión, distorsión de la forma de la curva de tensión, desequilibrio de fase, etc.;
• mejorar el factor de potencia;
• reducir el nivel de ruido;
• aumentar la velocidad del motor reduciendo el deslizamiento;

Las propiedades negativas de los motores eléctricos con mayor eficiencia en comparación con los convencionales son:

• 10 - 30% mayor costo;
• un poco más de masa;
• mayor corriente de arranque.

En algunos casos, el uso de un motor energéticamente eficiente es inadecuado:

• cuando el motor funciona durante un período breve (menos de 1-2 mil horas/año), la introducción de un motor energéticamente eficiente puede no contribuir significativamente al ahorro de energía;
• cuando el motor está funcionando en modos con arranques frecuentes, ya que la electricidad ahorrada se gastará en un valor más alto de la corriente de arranque;
• cuando el motor está en marcha, trabaja con subcarga, debido a una disminución de la eficiencia al operar a una carga inferior a la nominal.

La cantidad de ahorro de energía resultante de la introducción de un motor energéticamente eficiente puede ser insignificante en comparación con el potencial de un variador de velocidad.Cada porcentaje adicional de eficiencia requiere un aumento en la masa de materiales activos en un 3-6%. En este caso, el momento de inercia del rotor aumenta entre un 20% y un 50%. Por lo tanto, los motores de alto rendimiento son inferiores a los convencionales en términos de rendimiento dinámico, si este requisito no se tiene en cuenta específicamente durante su desarrollo.

Al elegir a favor de un motor energéticamente eficiente, es necesario abordar cuidadosamente la cuestión del precio. Según las previsiones de los analistas, el cobre subirá de precio mucho más rápido que el acero. Por lo tanto, donde sea posible usar los llamados motores de acero (con un área de ranura más pequeña), es mejor usarlos. Dichos motores tienen un costo menor debido al ahorro de cobre. Por las mismas razones, es necesario tratar los motores de imanes permanentes que ahorran energía. Si tiene que buscar un reemplazo para dicho motor en el futuro. puede resultar que su precio sea demasiado alto, y que sea difícil reemplazarlo con un motor de ahorro de energía de un diseño industrial general debido a la falta de coincidencia en las dimensiones. Según los expertos, los imanes permanentes hechos de materiales de tierras raras subirán de precio más y más rápido que el cobre, lo que conducirá a un aumento significativo en el costo de dichos motores. Aunque estos motores con la clase de eficiencia energética más alta son bastante compactos, su introducción en la industria está limitada por el hecho de que los imanes permanentes ahora tienen demanda en otras industrias además de la industria general y, según los expertos, se utilizarán en la producción. de equipos especiales para los que no escatiman dinero.