De acuerdo con la Ley Federal de la Federación Rusa "Sobre el ahorro de energía" en una empresa industrial, se deben desarrollar medidas para ahorrar energía en relación con cada instalación eléctrica. En primer lugar, esto se aplica a los dispositivos electromecánicos con accionamiento eléctrico, cuyo elemento principal es un motor eléctrico. Se sabe que más de la mitad de toda la electricidad producida en el mundo es consumida por motores eléctricos en accionamientos eléctricos de máquinas, mecanismos y vehículos en funcionamiento. Por lo tanto, las medidas para ahorrar energía en los accionamientos eléctricos son las más relevantes.

Las tareas de ahorro energético requieren una solución óptima no solo durante el funcionamiento de las máquinas eléctricas, sino también durante su diseño. Durante el funcionamiento del motor se observan importantes pérdidas de energía en los modos transitorios y, en primer lugar, durante su puesta en marcha.

Las pérdidas de energía en condiciones transitorias se pueden reducir significativamente mediante el uso de motores con valores más bajos de la inercia del rotor, lo que se logra reducción del diámetro del rotor mientras aumenta su longitud, ya que la potencia del motor debe permanecer invariable. Esto se hace, por ejemplo, en motores de serie grúa y metalúrgica, diseñados para operar en modo intermitente, con un gran número de arranques por hora.

Un medio efectivo para reducir las pérdidas cuando se arrancan motores es arrancar con un aumento gradual en el voltaje suministrado al devanado del estator. La energía consumida durante el frenado del motor es igual a la energía cinética almacenada en las partes móviles del accionamiento eléctrico cuando se pone en marcha. El efecto de ahorro de energía del frenado depende del método de frenado. El mayor efecto de ahorro de energía se produce con el frenado regenerativo regenerativo con transferencia de energía a la red. Durante el frenado dinámico, el motor se desconecta de la red, la energía almacenada se disipa en el motor y no se consume energía de la red.

Las mayores pérdidas de energía se observan durante el frenado por contracableado, cuando el consumo de energía es igual a tres veces la energía disipada en el motor durante el frenado dinámico. En el funcionamiento en régimen permanente del motor con carga nominal, las pérdidas de energía están determinadas por el valor nominal de la eficiencia. Pero si el accionamiento eléctrico funciona con una carga variable, durante los períodos de disminución de la carga, la eficiencia del motor disminuye, lo que conduce a un aumento de las pérdidas. Un medio eficaz de ahorro energético en este caso es reducir la tensión suministrada al motor durante los periodos de su funcionamiento con subcarga. Este método de ahorro de energía se puede implementar cuando el motor está funcionando en un sistema con transductor ajustable en presencia de retroalimentación sobre la corriente de carga. La señal de retroalimentación de corriente corrige la señal de control del variador, provocando una disminución en el voltaje suministrado al motor durante los períodos de reducción de carga.

Si la unidad es motor asincrónico, trabajando al conectar los devanados del estator "triángulo", entonces la reducción del voltaje suministrado a los devanados de fase se puede implementar fácilmente cambiando estos devanados a la conexión "estrella", ya que en este caso la tensión de fase disminuye 1,73 veces. Este método también es conveniente porque esta conmutación aumenta el factor de potencia del motor, lo que también contribuye al ahorro de energía.

Al diseñar un accionamiento eléctrico, es importante selección de potencia del motor. Así, la elección de un motor con una potencia nominal sobrevalorada conduce a una disminución de sus indicadores técnicos y económicos (rendimiento y factor de potencia) provocada por la subcarga del motor. Tal decisión al elegir un motor conduce tanto a un aumento en las inversiones de capital (con un aumento en el poder, costo del motor), y los costos de operación, ya que al disminuir la eficiencia y el factor de potencia, aumentan las pérdidas y, en consecuencia, aumenta el consumo improductivo de energía. El uso de motores de potencia nominal subestimada provoca su sobrecarga durante el funcionamiento. En consecuencia, aumenta la temperatura de sobrecalentamiento de los devanados, lo que contribuye a un aumento de las pérdidas y provoca una reducción de la vida útil del motor. En última instancia, se producen accidentes y paradas imprevistas del accionamiento eléctrico y, en consecuencia, aumentan los costes operativos. En su mayor parte, esto se aplica a los motores de CC debido a la presencia de un conjunto de escobillas y colectores que es sensible a la sobrecarga.

De gran importancia elección racional de balastos. Por un lado, es deseable que los procesos de arranque, frenado, marcha atrás y control de velocidad no vayan acompañados de pérdidas importantes de energía eléctrica, ya que esto conlleva un aumento del coste de funcionamiento del accionamiento eléctrico. Pero, por otro lado, es deseable que el costo de los balastos no sea extremadamente alto, lo que conduciría a un aumento en las inversiones de capital. Por lo general, estos requisitos están en conflicto. Por ejemplo, el uso de balastos de tiristores proporciona los procesos de control de motor y arranque más económicos, pero el costo de estos dispositivos sigue siendo bastante alto. Por lo tanto, al decidir si utilizar dispositivos de tiristores, se debe consultar el programa de trabajo del accionamiento eléctrico diseñado. Si el accionamiento eléctrico no está sujeto a ajustes de velocidad significativos, arranques frecuentes, retrocesos, etc., es posible que no se justifiquen los mayores costos de tiristores u otros equipos costosos, y los costos asociados con las pérdidas de energía pueden ser insignificantes. Y viceversa, con un funcionamiento intensivo del accionamiento eléctrico en condiciones transitorias, el uso de balastos electrónicos se vuelve apropiado. Además, hay que tener en cuenta que estos dispositivos están prácticamente libres de mantenimiento y sus indicadores técnicos y económicos, incluida la fiabilidad, son bastante altos. Es necesario que la decisión sobre el uso de costosos dispositivos de accionamiento eléctrico se confirme mediante cálculos técnicos y económicos.

La solución al problema del ahorro energético se ve facilitada por el uso de motores síncronos, que crean corrientes reactivas en la red de alimentación que conducen la tensión en fase. Como resultado, la red se descarga del componente reactivo (inductivo) de la corriente, aumenta el factor de potencia en esta sección de la red, lo que conduce a una disminución de la corriente en esta red y, como resultado, al ahorro de energía. . Los mismos objetivos se persiguen con la inclusión en la red compensadores síncronos. Un ejemplo del uso conveniente de motores síncronos es el accionamiento eléctrico de unidades compresoras que suministran aire comprimido a una empresa. Este accionamiento eléctrico se caracteriza por arrancar con una pequeña carga en el eje, funcionamiento continuo con una carga estable, ausencia de frenado y marcha atrás. Este modo de operación es consistente con las propiedades de los motores síncronos.

Al utilizar el modo de sobreexcitación en un motor síncrono, se pueden lograr importantes ahorros de energía en toda la planta. Para un propósito similar, se utilizan unidades de condensadores de potencia ( "coseno" condensadores). Al crear una corriente en la red que adelanta la tensión en fase, estas instalaciones compensan parcialmente las corrientes inductivas (atrasadas en fase), lo que conlleva un aumento del factor de potencia de la red, y por tanto un ahorro energético. Lo más efectivo es el uso unidades de condensador tipo UKM 58 con mantenimiento automático del valor especificado del factor de potencia y con un cambio de paso en la potencia reactiva en el rango de 20 a 603 kvar a un voltaje de 400 V.

Debe recordarse que el ahorro de energía tiene como objetivo resolver los problemas no solo económicos, sino también ambientales asociados con la producción de electricidad.

Motores eléctricos asíncronos trifásicos de diseño básico energéticamente eficientes (clase IE2) serie AIR, 7АVER

Los motores de uso general están diseñados para operar en modo S1 desde CA 50 Hz, voltaje 380 V (220, 660 V). Grado de protección estándar - IP54, IP55, versión climática y categoría de colocación - U3, U2.
Clase de eficiencia energética - IE2 (de acuerdo con GOST R51677-2000 y el estándar internacional IEC 60034-30).

El uso de motores energéticamente eficientes permite:

• aumentar la eficiencia del motor en un 2-5%;
• reducir el consumo de electricidad;
• aumentar la vida útil del motor y del equipo relacionado;
• mejorar el factor de potencia;
• mejorar la capacidad de sobrecarga;
• aumentar la resistencia del motor a las cargas térmicas y a los cambios en las condiciones de funcionamiento.

Las dimensiones totales de montaje y conexión de los motores energéticamente eficientes corresponden a las dimensiones totales de montaje y conexión de los motores del diseño básico.

Motores eléctricos de bajo consumo EFF1/IE2 fabricados por ENERAL

Los motores eléctricos de bajo consumo EFF1 son motores eléctricos trifásicos asíncronos de una velocidad con rotor en jaula de ardilla.
Los motores eléctricos energéticamente eficientes son motores eléctricos para fines industriales generales, en los que la pérdida de potencia total es al menos un 20% menor que la pérdida de potencia total de los motores con eficiencia normal de la misma potencia y velocidad.

Características principales:

La clase de eficiencia energética Eff 1 cumple con el estándar IE2
Las características técnicas de los motores energéticamente eficientes fabricados por ENERAL se presentan en la tabla:

Comparación de funciones:

Los motores eléctricos asíncronos con rotor en jaula de ardilla son actualmente una parte importante de todas las máquinas eléctricas, más del 50% de la electricidad consumida recae sobre ellos. Es casi imposible encontrar un ámbito en el que se utilicen: accionamientos eléctricos de equipos industriales, bombas, equipos de ventilación y mucho más. Además, tanto el volumen del parque tecnológico como la potencia de los motores están en constante crecimiento.

Los motores ENERAL energéticamente eficientes de la serie AIR…E están diseñados como motores trifásicos asíncronos de una velocidad con rotor de jaula de ardilla y cumplen con GOST R51689-2000.

El motor de bajo consumo de la serie AIR…E ha aumentado la eficiencia debido a las siguientes mejoras del sistema:

1. Se ha aumentado la masa de materiales activos (devanado del estator de cobre y acero laminado en frío en paquetes de estator y rotor);
2. Se utilizan aceros eléctricos con propiedades magnéticas mejoradas y pérdidas magnéticas reducidas;
3. Se optimiza la zona de ranura del diente del circuito magnético y el diseño de los devanados;
4. Aislamiento usado con alta conductividad térmica y fuerza eléctrica;
5. Reducción del espacio de aire entre el rotor y el estator con equipos de alta tecnología;
6. Se utiliza un diseño de ventilador especial para reducir las pérdidas por ventilación;
7. Se utilizan rodamientos y lubricantes de mayor calidad.

Las nuevas propiedades de consumo del motor energéticamente eficiente de la serie AIR…E se basan en mejoras de diseño, donde se otorga un lugar especial a la protección contra condiciones adversas y al aumento del sellado.

Asi que, caracteristicas de diseño La serie AIR…E permite minimizar las pérdidas en los devanados del estator. Debido a la baja temperatura del devanado del motor, también se prolonga la vida útil del aislamiento.

Un efecto adicional es la reducción de la fricción y la vibración, y por lo tanto del sobrecalentamiento, mediante el uso de cojinetes y lubricantes de alta calidad, incluido un bloqueo de cojinete más denso.

Otro aspecto asociado con una temperatura más baja del motor en funcionamiento es la capacidad de operar a temperaturas más altas. alta temperatura ambiente o la posibilidad de reducir los costos asociados con el enfriamiento externo de un motor en marcha. Esto también conduce a menores costos de energía.

Una de las ventajas importantes del nuevo motor energéticamente eficiente es la reducción del nivel de ruido. Los motores de clase IE2 usan ventiladores menos potentes y más silenciosos, lo que también contribuye a mejorar las propiedades aerodinámicas y reducir las pérdidas por ventilación.

Minimizar los costos de capital y operación son requisitos clave para los motores industriales de eficiencia energética. Como muestra la práctica, el período de compensación debido a la diferencia de precio al comprar motores eléctricos asíncronos de clase IE2 más avanzados es de hasta 6 meses solo debido a menores costos operativos y menor consumo de electricidad.

Reducción de costes al sustituir el motor por uno energéticamente eficiente:

AIRE 132M6E (IE2) P2=7,5kW; Eficiencia=88,5%; En \u003d 16.3A; cosφ=0,78
AIR132M6 (IE1) P2=7,5kW; Eficiencia=86,1%; entrada=17,0A; cosφ=0,77

El consumo de energía: P1=P2/eficiencia
Característica de carga: 16 horas por día = 5840 horas por año
Ahorro anual de costos de energía: 1400 kWh

Al cambiar a nuevos motores energéticamente eficientes, se tiene en cuenta lo siguiente:

• mayores requisitos para los aspectos ambientales;
• requisitos para el nivel de eficiencia energética y características operativas de los productos;
• la clase de eficiencia energética IE2 actúa como una "marca de calidad" unificada para el consumidor junto con oportunidades de ahorro;
• incentivo financiero: oportunidad de reducir el consumo de energía y los costos operativos soluciones integradas: motor energéticamente eficiente + sistema de control eficiente (accionamiento variable) + sistema de protección eficiente = mejor resultado.
  

ventajas:

Proporcionar una reducción de las pérdidas de potencia total en al menos un 20% en relación con los motores de eficiencia normal de la misma potencia y velocidad;
- Mayor eficiencia en modo de carga parcial (en 1,8 - 2,4%);
- Tener características de rendimiento mejoradas:

• más resistente a las fluctuaciones en la red;
• menos sobrecalentamiento, menos pérdida de energía;
• trabajar con bajo nivel de ruido;
• Mayor confiabilidad y vida útil prolongada;
• A un precio de compra más alto (en un 15-20 % en comparación con el estándar), EED paga los costos adicionales al reducir el consumo de energía ya en 500-600 horas de operación;
• Costos operativos generales reducidos.

Por lo tanto, los motores energéticamente eficientes son motores de mayor confiabilidad para empresas enfocadas en tecnologías de ahorro de energía.

Los indicadores de eficiencia energética de los motores eléctricos AIR…E fabricados por ENERAL cumplen con GOST R51677-2000 y la norma internacional IEC 60034-30 en cuanto a eficiencia energética clase IE2.

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, se presta especial atención a los problemas de eficiencia energética. 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.

El 23 de noviembre de 2009, el Presidente de la Federación Rusa D.A. 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 cuyo gasto anual total en consumo de energía supere 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 utilizan 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. Solicitud motores electricos de bajo consumo le permite 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 de un motor energéticamente eficiente es algo más larga, ya que las pérdidas y, en consecuencia, el calentamiento del motor energéticamente eficiente es menor.

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 del costo de producción o incurre en costos anuales de mantenimiento;
• 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.

Nuevo estándares internacionales regular 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 los motores asíncronos trifásicos de 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

Una crisis económica se está extendiendo por todo el mundo hoy. Una de sus causas es la crisis energética. Por lo tanto, hoy en día el tema del ahorro de energía es muy agudo. Este tema es especialmente relevante para Rusia y Ucrania, donde el costo de la electricidad por unidad de producción es 5 veces mayor que en los países europeos desarrollados. Reducir el consumo de electricidad por parte de las empresas del complejo de combustible y energía de Ucrania y Rusia es la tarea principal de la ciencia, las industrias eléctricas y electrónicas de estos países. Más del 60% de la electricidad utilizada en las empresas corresponde al accionamiento eléctrico. Si tenemos en cuenta que su eficiencia no supera el 69%, solo el uso de motores de bajo consumo puede ahorrar más de 120 GW / h de electricidad por año, lo que equivaldrá a más de 240 millones de rublos de 100 mil motores eléctricos. Si sumamos aquí el ahorro de reducir la capacidad instalada, obtendremos más de 10 mil millones de rublos.

Si estas cifras se convierten en ahorros de combustible, entonces los ahorros son de 360 ​​a 430 millones de toneladas de combustible estándar por año. Esta cifra corresponde al 30% de todo el consumo energético doméstico del país. Si añadimos aquí el ahorro de energía debido al uso de un variador de frecuencia controlado, entonces este número se eleva al 40%. Rusia ya ha firmado una orden para reducir la intensidad energética en un 40% para 2020.

Desde septiembre de 2008, se ha adoptado en Europa la norma IEC 60034-30, donde todos los motores se dividen en 4 clases de eficiencia energética:

• estándar (es decir, 1);
• alto (ie2);
• más alto, PREMIUM (ie3);
• ultra alta, Super-Premium (ie4).

Hoy, todos los principales fabricantes europeos han comenzado a producir motores energéticamente eficientes. Además, todos los fabricantes estadounidenses están reemplazando los motores de "alta" eficiencia energética por motores "más altos" de eficiencia energética PREMIUM.

• En nuestros países también se lleva a cabo el desarrollo de una serie de motores de uso general energéticamente eficientes. Hay tres desafíos para que los fabricantes mejoren la eficiencia energética;
• Desarrollo y desarrollo de nuevos modelos energéticamente eficientes de motores asíncronos de bajo voltaje que correspondan al nivel mundial de desarrollo de las industrias eléctrica y de ingeniería para su uso en los mercados nacionales e internacionales;
• Aumentar los valores de eficiencia de los motores energéticamente eficientes de nueva creación de acuerdo con el estándar de eficiencia energética IEC 60034-30, al tiempo que aumenta el consumo de material utilizado en los motores de clase ie2 en no más del 10 por ciento;
• Debe lograrse un ahorro de materias activas, correspondiente a un ahorro de 10 kW de potencia por 1 kg de cobre bobinado. Como resultado del uso de modelos de motores eléctricos de bajo consumo, la cantidad de equipos de matriz se reduce en un 10-15%;

El desarrollo e implementación de motores eléctricos de alta eficiencia elimina el problema de la necesidad de aumentar la capacidad instalada de los equipos eléctricos y reducir las emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera. Además, reducir la cantidad de ruido y vibraciones, aumentando la confiabilidad de todo el accionamiento eléctrico es un argumento indiscutible a favor del uso de motores eléctricos asíncronos energéticamente eficientes;

Descripción de los motores de inducción de bajo consumo serie 7A

Los motores asíncronos de jaula de ardilla de la serie 7A (7AVE) son trifásicos motores eléctricos asíncronos, serie industrial general con rotor en jaula de ardilla. Estos motores ya se han adaptado para su uso en circuitos de accionamiento de frecuencia variable. Tienen una eficiencia de 2-4% más alta que la de los análogos fabricados en Rusia (EFFI). Se fabrican con una gama estándar de ejes de rotación: de 80 a 355 mm, diseñados para potencias de 1 a 500 kW. La industria ha dominado motores con velocidades estándar: 1000, 1500, 3000 rpm y voltajes: 220/380, 380/660. Los motores están diseñados con un grado de protección correspondiente a IP54 y clase de aislamiento F. El sobrecalentamiento admisible corresponde a la clase B.

Beneficios de usar motores asíncronos de la serie 7A

Las ventajas de utilizar motores asíncronos de la serie 7A incluyen su alta eficiencia. Ahorro de energía con potencia instalada P set = 10.000 kW El ahorro de energía puede llegar a ahorrar hasta 700 mil dólares/año. Otra ventaja de tales motores es su alta confiabilidad y vida útil, además, tienen un nivel de ruido más bajo en aproximadamente 2-3 veces en relación con los motores de la serie anterior. Te permiten producir un mayor número de on-off y más mantenibles. Los motores pueden funcionar con fluctuaciones de red de hasta un 10 % de tensión.

Caracteristicas de diseño

Los motores de la serie 7A utilizan un nuevo tipo de devanado que se puede devanar en equipos de devanado de generación anterior. En la fabricación de motores de esta serie, se utilizan nuevos barnices de impregnación que proporcionan una mayor carburación y una alta conductividad térmica. Aumentó significativamente la eficiencia del uso de materiales magnéticos. Durante el 2009 se dominaron las dimensiones 160 y 180, y durante el 2010-2011. Se dominaron las dimensiones de 280, 132, 200, 225, 250, 112, 315, 355 mm.

imprimir

accionamiento eléctrico

Eficiencia energética del accionamiento eléctrico. Un enfoque complejo

“Mesa Redonda” dentro del PTA-2011

Casi la mitad de toda la electricidad producida en el mundo es consumida por motores eléctricos. Y el interés de KM en el tema de la eficiencia energética de la tecnología de accionamiento es bastante comprensible. En septiembre, en el marco de la exposición del PTA, realizamos una “mesa redonda” dedicada a este problema. Hoy publicamos la primera parte de la discusión.

Motores energéticamente eficientes: mitos y realidad

Me gustaría desacreditar algunos de los mitos populares creados por "gerentes exitosos" que venden motores con mayor eficiencia o motores energéticamente eficientes (EEM).

¿Qué son los motores energéticamente eficientes? Estas son máquinas cuya eficiencia es 1-10% más alta que la de los motores estándar. Además, si hablamos de motores grandes, la diferencia es del 1-2%, y en motores de baja potencia puede llegar al 7-10%.

La alta eficiencia en los motores se logra debido a:

Aumento de la masa de materiales activos - cobre y acero;
- el uso de acero eléctrico más delgado y de mayor calidad;
- uso de cobre en lugar de aluminio como material de los devanados del rotor;
- reducción del entrehierro entre el rotor y el estator utilizando equipos tecnológicos de alta precisión;
- optimización de la zona de ranura de dientes de los circuitos magnéticos y el diseño de los devanados;
- uso de rodamientos de alta calidad;
- diseño de ventilador especial.

Según las estadísticas, el costo del motor en sí es menos del 2 % de los costos totales del ciclo de vida (al funcionar 4000 horas al año durante 10 años). Aproximadamente el 97% se gasta en electricidad. Alrededor de un por ciento se gasta en instalación y mantenimiento.

Como se puede ver en el diagrama, durante más de diez años en Europa ha habido una sustitución sistemática de motores de baja eficiencia por motores de mayor eficiencia. Desde mediados de este año, la UE ha prohibido el uso de nuevos motores por debajo de IE2.

Ventajas y desventajas de la DEE

En general, la transición al uso de EED permite:

Aumentar la eficiencia del motor entre un 1 y un 10 %;
- aumentar la fiabilidad de su trabajo;
- reducir el tiempo de inactividad y los costos de mantenimiento;
- aumentar la resistencia del motor a las cargas térmicas;
- mejorar la capacidad de sobrecarga;
- aumentar la resistencia del motor a diversas violaciones de las condiciones de funcionamiento: bajo y alto voltaje, distorsión de la forma de onda (armónicos), desequilibrio de fase, etc.;
- aumentar el factor de potencia;
- reducir el nivel de ruido.

Las máquinas con mayor eficiencia en comparación con las convencionales tienen un costo 10-30% más alto, un poco más de peso. En comparación con los motores convencionales, los motores energéticamente eficientes tienen menos deslizamiento (lo que da como resultado una velocidad ligeramente mayor) y una corriente de arranque más alta.

En algunos casos, el uso de un motor energéticamente eficiente no es apropiado:

Si el motor funciona durante un período breve (menos de 1 a 2 mil horas al año), es posible que la introducción de un motor energéticamente eficiente no contribuya significativamente al ahorro de energía;
- si el motor funciona en modos con arranques frecuentes, la energía eléctrica ahorrada puede agotarse debido a la mayor corriente de arranque;
- si el motor funciona con carga parcial (por ejemplo, bombas) pero durante mucho tiempo, el 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.

La práctica y los cálculos muestran que los costos se compensan con la electricidad ahorrada cuando se opera en modo S1 durante un año y medio (con un tiempo de operación anual de 7000 horas).

La eficiencia energética y la fiabilidad de una máquina eléctrica están indisolublemente unidas. reverso la eficiencia energética es un desperdicio. Las pérdidas son uno de los factores predominantes que determinan la duración de la operación del motor. Tomemos solo un aspecto de este problema: el efecto térmico en los devanados del motor. La mayor parte de la energía eléctrica que no se convierte en trabajo se pierde en forma de calor. Teniendo en cuenta la fiabilidad del aislamiento de los devanados, debe conocer la "Regla de los ocho grados" (de hecho, para diferentes clases de aislamiento, debemos hablar de 8 - 13 ° C): excediendo Temperatura de funcionamiento motor por el valor anterior reduce su esperanza de vida en 2 veces. Un ejemplo de la práctica. En los vagones del monorraíl de Moscú, como resultado de errores de cálculo de ingeniería, los primeros motores experimentales con aislamiento de clase H (180 °C) se vieron obligados a operar a una temperatura de 215–220 °C. En este modo, fueron suficientes para solo unos pocos meses de funcionamiento.

Los motores que tienen una mayor eficiencia se calientan menos, lo que significa que duran más. Los motores energéticamente eficientes son motores con mayor confiabilidad.

reparar o comprar

Otro problema importante que surgen durante el funcionamiento de los motores eléctricos: una disminución de la eficiencia después de revisión. Mercado trabajo de reparación aproximadamente tres veces la capacidad de los motores nuevos. Para eliminar el devanado antiguo, en la mayoría de los casos, se aplica un efecto térmico al estator junto con el marco. Tal operación empeora significativamente las propiedades del acero eléctrico, aumenta sus pérdidas magnéticas. La investigación ha demostrado que en revisión La eficiencia disminuye entre un 0,5% y un 2% y, a veces, hasta entre un 4% y un 5%. En consecuencia, estas pérdidas comienzan a calentar adicionalmente el motor, lo cual es muy malo. En la práctica, hay dos opciones para la acción correcta. Una forma rentable es comprar un nuevo motor de bajo consumo. La segunda opción es una reparación de alta calidad de un motor quemado. Esto no debe hacerse en un taller ordinario, sino en una empresa especializada.

Nuevas soluciones de ABB

ABB presta gran atención a la eficiencia energética de los motores. Producimos motores IE2 e IE3 en carcasas de aluminio y hierro fundido.

ABB ha estado vendiendo motores IE3 desde principios de este año. Están en demanda entre los fabricantes de maquinaria y las empresas industriales centradas en tecnologías de eficiencia energética. Son buenos donde se requiere un funcionamiento constante del motor con una carga cercana a la nominal.

En el cuarto trimestre, ABB lanza la serie M3BP con altura de giro 280-355 y clase de eficiencia energética IE4 (SUPER PREMIUM EFFICIENCY). La serie M3BP es el pináculo de los desarrollos tecnológicos y de ingeniería de ABB en el campo de la ingeniería eléctrica. Combinando alta eficiencia, confiabilidad y larga vida útil, los motores de la serie M3BP son la oferta más óptima y versátil para la mayoría de los sectores y aplicaciones de la industria actual.

Una cuestión importante es el funcionamiento del motor como parte de un accionamiento controlado por frecuencia. Ocupamos firmemente un lugar entre los tres principales fabricantes mundiales de tecnología de accionamiento eléctrico. Una ventaja importante de ABB es la posibilidad de realizar pruebas conjuntas de motores con convertidores de frecuencia.

Al alimentar un motor desde un convertidor de frecuencia, es muy importante prestar atención a cuestiones como la resistencia del aislamiento, el uso de un cojinete aislado y la refrigeración forzada del motor.

Los miembros de CMEA decidieron aumentar la potencia del motor en 1-2 pasos sin cambiar el tamaño, es decir, de hecho, conservando el mismo tamaño del motor. Estamos hablando de la introducción del enlace CMEA en lugar del enlace CENELEC vigente en Europa al introducir la serie 4A. El siguiente paso negativo en el contexto de garantizar la eficiencia energética fue la reducción de los diámetros en blanco de la serie AIR en comparación con la serie 4A. Entonces, probablemente, tenía razón, era necesario ahorrar materiales eléctricos, pero hoy nos enfrentamos al problema de que es necesario "impulsar" una eficiencia correspondiente a la clase IE2 o incluso IE3 en el enlace CMEA. Nuestros cuidadosos estudios han demostrado que los diámetros de corte de las atadoras junior SEV no son suficientes para garantizar la clase IE3. Y si Rusia actúa en línea con la Comisión Europea y se enfoca en los estándares IEC 60034-30, incluso si tiene dos o tres años de retraso, entonces cuando se trata de la clase de eficiencia energética IE3 más alta, resulta que una gran cantidad de Las máquinas, desde la altura 90 hasta la 132, simplemente no podrán proporcionarlas. Habrá que romper el vínculo, habrá que cambiar todo lo que se ha hecho durante treinta años. Esta es una bomba de tiempo real. Es bueno al menos que a partir de una dimensión de 160 y superior no exista tal peligro. A pesar del aumento de potencia (o volumen reducido con potencia CENELEC), todavía podemos alcanzar la clase de eficiencia energética IE3. Observo que si el costo de los motores de la clase IE3 en comparación con IE1 aumenta entre un 30% y un 40% para los fabricantes europeos medianos, entonces, para el enlace ruso, el costo de las máquinas aumenta significativamente más. Estamos limitados por el diámetro, lo que hace que nos veamos obligados a aumentar en exceso la longitud activa de la máquina

Acerca de los materiales y el precio del DEA

Tenemos que pensar en el precio de los coches eléctricos. El cobre sube de precio mucho más rápido que el acero. Por lo tanto, proponemos, siempre que sea posible, utilizar los llamados motores de acero (con un área de ranura más pequeña), es decir, ahorramos cobre.

Por cierto, por las mismas razones, NIPTIEM no es partidario de los motores de imanes permanentes, ya que los imanes subirán de precio más y más rápido que el cobre. Aunque en volúmenes iguales, un motor de imanes permanentes proporciona mayor eficiencia que uno asíncrono.

En la edición de septiembre de KM, se publicó un artículo sobre los motores SEW Eurodrive construidos con tecnología de imanes permanentes Line Start, según la idea de los creadores, combinando las ventajas de las máquinas síncronas y asíncronas. Son esencialmente máquinas de imanes permanentes y la jaula del rotor de jaula de ardilla se utiliza en el arranque, acelerando la máquina a una velocidad subsincrónica. Dichos motores con la clase de eficiencia energética más alta son bastante compactos. Me parece que no se utilizarán ampliamente, porque los imanes permanentes tienen una gran demanda en industrias distintas de la industria general y, según estimaciones de expertos, en el futuro se utilizarán principalmente para la producción de equipos especiales, para los cuales no ahorran dinero.

El primer EED ruso de RUSELPROM

La serie 7AVE se posiciona como la primera serie RF de gran eficiencia energética con dimensiones de 112 a 315. De hecho, se ha desarrollado todo. El tamaño 160 está completamente implementado. Se están introduciendo los tamaños 180 y 200. A partir del tamaño 250, unos diez tamaños de máquinas de la serie 5A actual, si se convierten a las pérdidas adicionales medidas, corresponden a la clase IE2; dos tamaños - clase IE3. En la serie 7AVE, los tamaños mencionados serán más económicos.

Observo que los científicos rusos se enfrentan a una tarea muy compleja y fascinante de construir de manera óptima una serie de máquinas asíncronas, que contiene varios enlaces (rusos y europeos, mayor potencia) de 13 dimensiones, tres clases de eficiencia energética, numerosas modificaciones, es decir, un problema global de optimización multiobjeto.

Fotos proporcionadas por ABB LLC

accionamiento eléctrico 02.10.2019 La Medalla de Oro por la innovadora transmisión eAutoPowr y el sistema inteligente e8WD fue otorgada a John Deere de la Sociedad Agrícola Alemana (DLG). Otros 39 productos y soluciones recibieron premios de plata.

accionamiento eléctrico 30.09.2019 Sumitomo Heavy Industries ha llegado a un acuerdo para adquirir el fabricante de unidades de frecuencia variable Invertek Drives. Según el comunicado, este es el próximo paso en la estrategia de desarrollo comercial, tanto en términos de aumento de la cartera como de ampliación de la cobertura del mercado global.