Энергоэффективные двигатели

Наше предприятие разрабатывает и производит энергоэффективные асинхронные электродвигатели, со стандартной привязкой мощности к высоте оси вращения по ГОСТ 28330-89 (ссылка на ГОСТ в разделе информация) и стандарту CENELEC, а так же выполняет комплексные мероприятия по модернизации имеющихся в эксплуатации электродвигателей для повышения уровня их энергоэффективности. По требованию заказчика возможно изготовление двигателей с нестандартными установочно-присоединительными размерами, измененной (повышенной или наоборот, пониженной под требования приводного механизма) мощностью. Для всех указанных модификаций возможно выполнение точки максимального к.п.д. с совмещением с точкой оптимальной загрузки приводного механизма, выполнение энергоэффективных двигателей с повышенным к.п.д. в режиме частичных нагрузок по мощности, и другие меры адаптации конструкции электродвигателя под конкретный тип приводного механизма.

Данные электродвигатели предназначены для работы в качестве привода машин и механизмов, используемых в промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях для работы от сети переменного тока частотой 50 и 60 Гц.

3000 об/мин 1500 об/мин 1000 об/мин
Р, кВт ГОСТ CENELEC Р, кВт ГОСТ CENELEC Р, кВт ГОСТ
200,0 АИРЭ 315 M2 ЕМ 315L2 200,0 АИРЭ 315 M4 ЕМ 315L4 160,0 АИРЭ 355 SМА6
160,0 АИРЭ 315 S2 ЕМ 315L2 160,0 АИРЭ 315 S4 ЕМ 315L4 132,0 АИРЭ 315 M6
132,0 АИРЭ 280M2 ЕМ 315M2 132,0 АИРЭ 280 M4 ЕМ 315M4 110,0 АИРЭ 315 S6
110,0 АИРЭ 280 S2 ЕМ 315S2 110,0 АИРЭ 280 S4 ЕМ 315M4 90,0 АИРЭ 280 M6
90,0 АИРЭ 250 M2 ЕМ 280M2 90,0 АИРЭ 250 M4 ЕМ 280M4 75,0 АИРЭ 280 S6
75,0 АИРЭ 250 S2 ЕМ 280S2 75,0 АИРЭ 250 S4 ЕМ 280S4 55,0 АИРЭ 250 M6
55,0 АИРЭ 225 M2 ЕМ 250M2 55,0 АИРЭ 225 M4 ЕМ 250M4 45,0 АИРЭ 250 S6
45,0 АИРЭ 200 L2 ЕМ 225M2 45,0 АИРЭ 200 L4 ЕМ 225M4 37,0 АИРЭ 225 M6
37,0 АИРЭ 200 M2 ЕМ 200L2 37,0 АИРЭ 200 M4 ЕМ 225S4 30,0 АИРЭ 200 L6
30,0 АИРЭ 180 M2 ЕМ 200L2 30,0 АИРЭ 180 M4 ЕМ 200L4 22,0 АИРЭ 200 M6
22,0 АИРЭ 180 S2 ЕМ 180M2 22,0 АИРЭ 180 S4 ЕМ 180L4 18,5 АИРЭ 180 M6
18,5 АИРЭ 160 M2 ЕМ 160L2 18,5 АИРЭ 160 M4 ЕМ 180M4 15,0 АИРЭ 160 M6
15,0 АИРЭ 160 S2 ЕМ 160M2 15,0 АИРЭ 160 S4 ЕМ 160L4 11,0 АИРЭ 160 S6
11,0 АИРЭ 132 М2 ЕМ 160S2 11,0 АИРЭ 132 М4 ЕМ 160M4 7,5 АИРЭ 132 М6
7,5 АИРЭ 112 М2 ЕМ 132M2 7,5 АИРЭ 132 S4 ЕМ 132M4 5,5 АИРЭ 132 S6
5,5 АИРЭ 100 L2 ЕМ 132S 5,5 АИР 112 М4 ЕМ 132S4 4,0 АИРЭ 112 МB6
4,0 АИРЭ 100 S2 ЕМ 112M2 4,0 АИРЭ 100 L4 ЕМ 112M4 3,0 АИРЭ 112 МA6
3,0 АИРЭ 90 L2 ЕМ 100 L2 3,0 АИРЭ 100 S4 ЕМ 100L4 2,2 АИРЭ 100 L6
2,2 АИРЭ 80 В2   2,2 АИРЭ 90 L4 ЕМ 100L4 1,5 АИРЭ 90 L6
1,5 АИРЭ 80 А2   1,5 АИРЭ 80 B4   1,1 АИРЭ 80 В6
1,1 АИРЭ 71 В2   1,1 АИРЭ 80 A4   0,75 АИРЭ 80 А6
0,75 АИРЭ 71 А2   0,75 АИРЭ 71 В4      

Энергоэффективные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, отличаются от общепромышленных электродвигателей повышенным коэффициентом полезного действия (КПД) до 8 пунктов (в зависимости от мощности и базового уровня сравниваемого двигателя), что снижает энергопотребление при аналогичной полезной мощности. Повышенный уровень энергоэффективности достигается снижением внутренних электрических и механических потерь в двигателе на 20 % и более в сравнении с потерями в двигателях с «обычным» КПД. На ряду со снижением энергопотребления, энергоэффективные двигатели имеют ряд положительных отличий и преимуществ:

  • Низкий перегрев обмотки(около 40С0, для общепромышленного двигателя этот показатель составляет около 85 С0) и нагрев подшипников, что обеспечивает увеличение ресурса работы без ремонта с 16000 часов до 30 000 часов, увеличивает надежность эксплуатации и уменьшает число вероятных отказов
  • Более высокий КПД в режиме частичных нагрузок (до 11 пунктов), так как кривая КПД более пологая, чем у общепромышленных электродвигателей, а это значит что в режиме частичной нагрузки КПД практически равно номинальному, тогда как у обычного двигателя в аналогичном режиме КПД значительно меньше номинального. Следовательно, экономия при эксплуатации двигателя в режиме частичной нагрузки будет еще больше
  • энергоэффективные двигатели допускают эксплуатацию при мощности выше номинальной, при этом имеет КПД выше, чем у обычного двигателя

Использование новых энергоэффективных двигателей, а так же замена обычных двигателей энергоэффективными, производимая при модернизации оборудования позволит при незначительных инвестициях получить значительную экономию затрат электроэнергии. Для двигателей, не выработавших свой ресурс, экономически целесообразно проводить не замену, а модернизацию при плановом ремонте двигателя с повышением уровня энергоффективности, учитывая фактические режимы и особенности эксплуатации механизмов.

При замене общепромышленных двигателей на энергоэффективные или модернизации двигателей до требований энергоэффективности не требуется изменение сопрягаемых узлов, приобретение дополнительного оборудования, замены кабелей, пусковых и регулирующих устройств. Присоединительно-монтажные размеры соответствуют аналогичным размерам общепромышленных электродвигателей серий АИР, АД, АДТ, 4А, 5А,6А, АМУ, IEC и других аналогичных им.

Стоимость энергоэффективных электродвигателей на 30-60 % выше от общепромышленных электродвигателей аналогичной мощности в зависимости от уровня энергоэффективности, так применяются более качественные комплектующие и материалы, в конструкцию включены дополнительные узлы.

Промышленностью стран СНГ только начато освоение энергоэфективных двигателей и серийно такие двигатели не производятся. Стоимость энергоэффективных двигателей зарубежного производства слишком высока, с учетом сложившегося курса валют и поэтому применение зарубежных энергоэффективных двигателей не целесообразно, так как их стоимость не окупается за весь срок эксплуатации.

Если оценивать экономическую выгоду от применения энергоэффективных двигателей, необходимо учитывать, что стоимость электроэнергии в доле общих расходов за жизненный цикл составляет около 97%, расходы на ремонты и обслуживание составляет около 1,5-2%, начальная стоимость около 1-1,5%.

Например, стоимость годичной эксплуатации общепромышленного двигателя АИР90L2 (3,0 кВт, 3000 об/мин) с уровнем кпд 83%, при условии его работы в оптимальном режиме в течение 8500 часов составляет 763 $ США, при стоимости самого двигателя около 95 $. Экономия при эксплуатации энергоэфективного двигателя с уровнем IE3 (с кпд 87,1%) с той же мощностью будет составлять 51 $, а конечная экономия в течение всего срока службы при неизменности цены электроэнергии более 120 $.

Учитывая галопирующий уровень роста цен на электроэнергию, не оптимальность режимов использования электродвигателей и инфляцию экономия будет еще выше, и превысит стоимость двигателя АИР90L2 в несколько раз.

В виду значительной доли потребления вырабатываемой в мире электроэнергии асинхронными двигателями с 1996 года введены в действие стандарты, регламентирующие требования к энергоэффективности электродвигателей.

DiagEnergoEff

Так в РФ введен в действие стандарт ГОСТ Р 51677-2000. «Машины электрические асинхронные мощностью от 1 до 400 кВт включительно. ДВИГАТЕЛИ. Показатели энергоэффективности» регламентирующий использование электродвигателей с повышенным уровнем энергоэффективности. Так же в Республике Беларусь действует стандарт IEC 60034-30:2008 «Rotating electrical machines — Part 30: Efficiency classes of single-speed, three-phase, cage-induction motors (IE-code)» устанавливающий повышенные требования к энергоэффективности двигателей.

В странах ЕС действуют обязательные требования, касающиеся энергоэффективности трехфазных асинхронных двигателей. Так в соответствии с директивой 2005/32/ЕС Европейского Парламента и Совета касательно требований «Ecodesign» к электрическим двигателям и приводам с регулируемой скоростью двигатели не соответствующие требованиям энергоэффективности IE2 по IEC 60034-30:2008 «Rotating electrical machines – Part 30: Efficiency classes of single-speed, three-phase, cage-induction motors (IE-code)» запрещены к реализации на территории стран ЕС с июня 2011 года. Двигатели номинальной мощностью 7,5 — 375 кВт не соответствующие уровню эффективности IE3, или не соответствующие уровню эффективности IE2 при условии их оснащения приводами с регулируемой скоростью запрещены к реализации с января 2015 года.

С января 2017 года в странах ЕС будут запрещены к реализации двигатели номинальной мощностью 0,75 — 375 кВт с уровнем эффективности ниже IE3, или уровнем эффективности IE2, при условии их оснащения приводами с регулируемой скоростью.

Сравнение уровней энергоэффективности по IEC 60034-30:2008 и ранее действовавших стандартов и соглашений приведена в таблице1.

Классы энергоэффективности электродвигателей Новые Старые
IEC CEMEP USA CHINA
Супер премиум IEC 4 Нет аналогов Нет аналогов Нет аналогов
Премиум IEC3 Нет аналогов NEMA premium Нет аналогов
Высокий IEC2 EFF1 EPAct Class 1
Стандартный IEC1 EFF2 Не нормируется Class 2
Ниже стандартного Не нормируется EFF3 Не нормируется Class 3

Chart1EnergoEff Chart2EnergoEff Chart3EnergoEff

При оценке технического уровня современных электродвигателей, выпускаемых заводами стран СНГ по стандарту IEC 60034-2-1, можно отметить, что уровень их энергоэффективности находится между уровнями IE1 и IE2.Целесообразно применение энергоэффективных двигателей при следующих условиях:

  • Работа двигателя в продолжительном режиме s1 с постоянной мощностью, либо в режиме с изменяющейся мощностью.
  • При работе в составе вентиляторов и насосов создаются одни из наилучших условий для для быстрой окупаемости.
  • С возрастанием количества часов работы в году уменьшается срок окупаемости и увеличивается экономия при эксплуатации энергоэффективного двигателя.
  • На режимах частичной нагрузки энергоэффективного двигателя экономия увеличивается, по сравнению с эксплуатацией обычного двигателя.
  • Применение энергоэффективных электродвигателей целесообразно начиная с номинальной мощности от 0,75 кВт, в том числе для двигателей с количеством полюсов 2Р=8 и более.
  • При применении энергоэффективных двигателей в составе частотно управляемых приводов увеличивает экономический эффект применения привода.
  • Для случаев когда замена обычного двигателя находящегося в эксплуатации на энергоэффективный не целесообразна по причине значительного остаточного ресурса эксплуатируемого двигателя возможна модернизация с повышением к.п.д. при очередном ремонте двигателя. При этом кроме повышения к.п.д. и адаптации точки загрузки двигателя к сложивщимся условиям и режимам работы в составе приводного механизама, но и улучшение технического уровня двигателя(выполнение прецизионной балансировки, установка датчиков температуры обмоток и подшипников, установка датчиков вибрации, установка вентилятора независимого охлаждения и т.п.).
  • Энергоэффективные двигатели технически более совершенны и обладают рядом преимуществ, по сравнению с их общепромышленными аналогами.