4
Введение
Настоящий стандарт разработан для универсальной гармонизации классов энергоэффективности электрических машин (далее — двигатели).
Потребление электроэнергии двигателями в промышленности составляет от 30 % до 40 % всей вырабатываемой в мире электроэнергии, поэтому увеличение энергоэффективности двигателя в комплексе с преобразователем с учетом условий его применения — очень важная задача. Общий потенциал энергосбережения от оптимизации электропривода может достигать от 30 % до 60 %.
В соответствии с выводами симпозиума по электрическим машинам Международного энергетического агентства (IEA) от 7 июля 2006 г. двигатели с повышенным коэффициентом полезного действия (далее — КПД) в совокупности с преобразователем частоты могут сэкономить до 7 % вырабатываемой электроэнергии. Примерно от четверти до трети этой экономии происходит за счет увеличения КПД двигателя, остальная часть — за счет других усовершенствований системы.
В настоящее время используют много систем стандартов по энергоэффективности (NEMA, EPACT, CSA, CEMEP, COPANT, AS/NZS, JIS, GB и др.), совершенствующих систему уровней энергоэффективности. Это разнообразие национальных стандартов создает трудности для производителей и коммерсантов, ориентирующихся на мировой рынок.
Потенциал энергосбережения наиболее распространенных в промышленности двигателей от 0,75 до 355 кВт, на которые распространяется настоящий стандарт, характеризуется гистограммой, представленной на рисунке 1 (по информации СЕМЕР). Потенциал энергосбережения определен как произведение установленной мощности двигателей на среднее увеличение их КПД.
В некоторых странахдвигатели малой мощности включены в область, регламентируемую стандартами энергоэффективности. Как правило, они не являются трехфазными двигателями с короткозамкнутым ротором, не работают в длительном режиме, поэтому обладают ограниченным потенциалом энергосбережения.
В ряде стран в область регламентации включены 8-полюсные двигатели. Однако их доля мирового рынка мала (1 % и менее). В связи с широким распространением регулируемого электропривода, а также с более приемлемой ценой 4- и 6-полюсных двигателей прогнозируют постепенное исчезновение 8-полюсных двигателей с мирового рынка, поэтому настоящий стандарт их не охватывает.
При заданных выходной мощности и габаритных размерах двигателя обычно проще добиться более высокой энергоэффективности, если двигатель спроектирован и работает на частоте 60 Гц, нежели на частоте 50 Гц.
Примечание 1 — Поскольку применение и габаритные размеры двигателя связаны с развиваемым им моментом на валу, а не мощностью, последняя растет пропорционально скорости, т. е. на 20 % при переходе частоты от 50 до 60 Гц.
Потери в обмотках I2R доминируют преимущественно в асинхронных двигателях малой и средней мощности. Они практически не меняются на частотах 50 и 60 Гц при постоянном моменте. Несмотря на то что потери на трение, вентиляционные и в стали возрастают с частотой, это не оказывает решающего влияния на суммарные потери в двигателях. В результате суммарные потери при частоте 60 Гц возрастают менее чем на 20 %, что приводит кувели-