Page 22 - Sterowanie Silniki & Napędy 2020

e-wydanie
jest niemal dwa razy starsza niż przewi- dziany ich okres eksploatacji, określany na 20–30 lat. Nadzieję na poprawę tej sytuacji niosą ze sobą nowe technologie w branży napędowej. Mogą one przyczy- nić się do redukcji zapotrzebowania ener- getycznego silników stosowanych w glo- balnej gospodarce o 20–30%, i to przy krótkim czasie zwrotu. Szacuje się, że
do 2040 r. globalna oszczędność ener- gii w przypadku napędów i zależnych od nich aplikacji mogłaby osiągnąć 3,050 TWh rocznie.
Ponad po owa wszyst- kich wykorzystywanych nap dów elektrycznych jest niemal dwa razy starsza ni przewidziany na 20–30 lat okres eks- ploatacji. Nowe techno- logie w bran y nap do- wej mog przyczyni si do redukcji zapotrzebo- wania energetycznego silników stosowanych w globalnej gospodarce o 20–30%.
Normy dotyczące napędów energooszczędnych
Klasyfikacji silników ze względu na ich energooszczędność dokonano w 1999 r. Była ona następstwem wspólnej decyzji CEMEP (European Committee of Manu- facturers and Power Electronics) i Komisji Europejskiej. Wzięto wówczas pod uwagę silniki indukcyjne, trójfazowe, o budowie zamkniętej, zasilane napięciem 400 V/50 Hz, z 2 lub 4 biegunami (biegowe),
o mocy od 1,1 kW do 90 kW. Zasady gospodarowania energią
porządkują europejskie regulacje efektyw- ności energetycznej EU MEPS (European Minimum Energy Performance Standard). Ustanawiają one minimalne poziomy sprawności silników elektrycznych wpro- wadzanych na rynek europejski:
→ EFF1 – silniki najbardziej energoosz- czędne,
→ →
EFF2 – urządzenia o średnim poziomie sprawności,
EFF3 – silniki o najniższej sprawności.
Ponieważ ta klasyfikacja miała pewne wady, które wynikały ze sposobu wyzna- czania poziomu sprawności silników elek- trycznych, IEC (International Electro- technical Commission) rozpoczęła pracę
w celu wprowadzenia jednej normy mię- dzynarodowej. Tak powstała norma euro- pejska IEC 60034-30:2008. W 2014 r. została ona zastąpiona przez IEC 60034- -30-1, „Rotating electrical machines.
Part 30: Efficiency classes of single- speed, three-phase, cage-induction motors (IE-code)”.
W naszym kraju norma europejska IEC 60034-30-1 funkcjonuje jako polska norma PN-EN 60034-30-1:2014-11
– „Maszyny elektryczne wirujące. Część 30-1: Klasy sprawności silników prądu przemiennego bezpośrednio zasilanych
z sieci (Kod IE)”. Norma ta wprowadza następujące klasy sprawności silnika:
IE1 – silniki standardowe (standard),
IE2 – silniki o wysokiej sprawności (high efficiency),
IE3 – silniki o bardzo wysokiej sprawno- ści (premium),
IE4 – silniki o superwysokiej sprawności (super premium).
Wprowadza też klasę sprawności – IE5, ale bez podania dla niej wymaganych poziomów sprawności.
Norma PN-EN 60034-30-1:2014-11 określa klasy sprawności jednobiegowych silników elektrycznych, które są znamio- nowane zgodnie z IEC 60034-1 lub IEC 60079-0, przeznaczonych do pracy przy zasilaniu z sinusoidalnego źródła napię- cia oraz:
o mocy znamionowej PN od 0,12 kW do 1000 kW,
o napięciu znamionowym UN powyżej 50Vdo1kV,
o 2, 4, 6 lub 8 biegunach,
przeznaczone do pracy ciągłej przy obcią- żeniu znamionowym i z przyrostem temperatury nieprzekraczającym tempe- ratury dopuszczalnej ze względu na klasę izolacji,
przeznaczone do pracy w temperaturze otoczenia w zakresie od –20°C do +60°C, przeznaczone do pracy na wysokości nie- przekraczającej 4 tys. m nad poziomem morza.
Norma ta wprowadza zestaw wartości granicznych sprawności w zależności od częstotliwości, liczby biegunów i mocy sil- nika. Nie rozróżnia się technologii wyko- nania silnika, napięcia zasilania lub silni- ków ze wzmocnioną izolacją, zaprojekto- wanych specjalnie do pracy przy zasilaniu przekształtnikowym, chociaż te technolo- gie wykonania silnika mogą nie wszyst- kie być przydatne do osiągnięcia wyż- szych klas sprawności. To sprawia, że różne technologie wykonania silnika są porównywalne ze względu na ich poten- cjał sprawności energetycznej.
Ze względu na to, że opisywana norma obejmuje też silniki o mocach z zakresu 0,75 kW do 375 kW, warto zwrócić uwa- gę, że na terenie UE takie silniki muszą odpowiadać co najmniej klasie sprawno- ści IE3 lub klasie sprawności IE2, jeżeli są wyposażone w układ płynnej regulacji prędkości obrotowej.
Od lipca 2021 r. zacznie obowiązywać rozporządzenie (UE) 2019/1781 usta- nawiające wymogi dotyczące ekoprojektu dla silników elektrycznych i układów bez- stopniowej regulacji obrotów (tym samym zmienione zostanie rozporządzenie (WE) nr 641/2009 w odniesieniu do wymo- gów dotyczących ekoprojektu dla pomp cyrkulacyjnych bezdławnicowych wol- nostojących i pomp cyrkulacyjnych bez- dławnicowych zintegrowanych z produk- tami oraz uchylone rozporządzenie Komi- sji (WE) nr 640/2009). Na mocy nowych przepisów uregulowanych zostanie kilka wymogów odnośnie do silników indukcyj- nych, które wcześniej nie były objęte roz- porządzeniem, w tym:
mniejszych silników o mocy od 120 W do 750 W,
większych silników o mocy od 375 kW do 1000 kW,
silników 60 Hz, silników 8-biegunowych i silników jednofazowych (te ostatnie dopiero od lipca 2023 r.).
Poziom wymagań dodatkowo wzrośnie, ponieważ silniki trójfazowe o mocy zna- mionowej od 0,75 kW do 1000 kW lub poniżej 1000 kW muszą osiągnąć poziom IE3 od lipca 2021 r. Silniki o mocy
od 75 kW do 200 kW muszą osiągnąć poziom IE4, począwszy od lipca 2023 r. Regulacja ta obejmuje również spraw-
ność napędów o zmiennej prędkości obro- towej i obie grupy produktów podlegają wymaganiom informacyjnym, takim jak
→ →
→ →
→ →
→ →
→ →
→ → →
e6