Έρευνα για τη μείωση των κινητήρων ie3 στην Ινδία.
Το νέο τεύχος του IEC60034-30 "Τάξεις απόδοσης μονοταχυτήτων, τριφασικών κινητήρων επαγωγής κλωβού, δηλ. 3 στην Ινδία, καθορίζουν το επίπεδο απόδοσης των ηλεκτρικών κινητήρων. Οι νέες μέθοδοι προσδιορισμού των απωλειών και της απόδοσης από τις δοκιμές, και ιδιαίτερα το μέτρο για Περιγράφεται η μείωση των απωλειών των ηλεκτροκινητήρων με τις νέες μεθόδους προσδιορισμού των απωλειών και της απόδοσης από τις δοκιμές.
Ο σκοπός αυτού του άρθρου είναι να σχεδιάσει ηλεκτρομαγνητικό μοντέλο για τριφασικό επαγωγικό κινητήρα υψηλής απόδοσης (IE3), ονομαστικής ισχύος 7.5 kW, περιελίξεις μονής στρώσης 1000 rpm, σχεδιασμένο και κατασκευασμένο ως πρωτότυπο από την εταιρεία Electroprecizia Electrical Motors που βρίσκεται στην κομητεία του Μπρασόβ, Ρουμανία.
Σχεδιάστηκε ένα κυλιόμενο ελατήριο για ανάκτηση ενέργειας για ένα πλυντήριο ρούχων που περιλαμβάνει κυρίως το σπειροειδές ελατήριο, τον συμπλέκτη καστάνιας, τον νέο συμπλέκτη γραναζιών και άλλα εξαρτήματα. Το πρόγραμμα είναι ότι έχουμε αποθηκεύσει τη μηχανική ενέργεια με ένα σπειροειδές ελατήριο όταν το πλυντήριο είναι (αντι) στο φρενάρισμα και στην επιβράδυνση, και το χρησιμοποιούμε ενώ το πλυντήριο είναι αντι-(θετικό) για να ξεκινήσει ή να επιταχύνει.
Για να αποδυναμωθεί η πρόσθετη ροπή και ο θόρυβος που προκαλούνται από το πεδίο αρμονικών σχισμής, ο ασύγχρονος κινητήρας κλωβού σκίουρου με λοξές ράβδους ρότορα χρησιμοποιείται ευρέως σε κινητήρες επαγωγής μικρού και μεσαίου κλωβού. Ωστόσο, με λοξό ρότορα, η κατανομή των θεμελιωδών πεδίων κατά μήκος της αξονικής διεύθυνσης είναι ανομοιόμορφη, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μεγαλύτερο κορεσμό του πυρήνα και μεγαλύτερες απώλειες σιδήρου. Επιπλέον, τα ρεύματα μεταξύ ράβδων ή εγκάρσιων ρευμάτων παράγονται επίσης από τη μη μόνωση μεταξύ των ράβδων του ρότορα και των χάλυβων ελασματοποίησης, γεγονός που οδηγεί επίσης στην υπερβολική απώλεια σημαντικά, ειδικά για τους μικρούς και τους κινητήρες ie3 στην Ινδία. Επομένως, είναι απαραίτητο να εξαλειφθεί η επίδραση των λοξών ρότορων στις απώλειες του κινητήρα. Από αυτή την άποψη, παρουσιάζεται μια μέθοδος σχεδιασμού μη λοξών ράβδων ρότορα για κινητήρες επαγωγής κλωβού, στην οποία υιοθετούνται οι ασύμμετρες ευθείες ράβδοι ρότορα για να αποδυναμωθεί το αρμονικό πεδίο της σχισμής, ενώ ταυτόχρονα, η υπερβολική απώλεια που προκαλείται από τα εγκάρσια ρεύματα μπορεί επίσης να αποφεύγεται. Ως εκ τούτου, είναι χρήσιμο να σχεδιάζετε επαγωγικούς κινητήρες μικρού και μεσαίου μεγέθους με κορυφαία απόδοση επιπέδου IE3.
Στο Ηνωμένο Βασίλειο, οι ηλεκτροκινητήρες υπολογίζεται ότι αντιπροσωπεύουν σχεδόν τα δύο τρίτα της βιομηχανικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, σύμφωνα με την GAMBICA, εάν προστεθεί έλεγχος μεταβλητής ταχύτητας στους κινητήρες σχετικών εφαρμογών που δεν τον χρησιμοποιούν αυτήν τη στιγμή, θα μπορούσε να επιτευχθεί εξοικονόμηση ενέργειας περίπου 25,000 GWh (περίπου η παραγωγή 6,000 μεσαίου μεγέθους ανεμογεννήτριες) με αντίστοιχη μείωση των εκπομπών CO2. Αυτός είναι ο στόχος της οδηγίας της ΕΕ σχετικά με τα ενεργειακά προϊόντα (ErP). Έρευνα για τη μείωση των κινητήρων ie3 στην Ινδία.Στο πλαίσιο αυτό, ο κανονισμός της Επιτροπής για κινητήρες 640/2009/EC ορίζει ελάχιστες τάξεις απόδοσης για τριφασικούς κινητήρες επαγωγής χαμηλής τάσης. Το πρώτο στάδιο του κανονισμού, το οποίο ορίζει την κατηγορία απόδοσης IE2 ως ελάχιστη για τους νέους κινητήρες, τέθηκε σε ισχύ.
Αυτή η μελέτη πραγματοποίησε μια συγκριτική ανάλυση δεικτών κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας και εκπομπών CO2 για τετραπολικούς επαγωγικούς κινητήρες (IM) κατηγοριών απόδοσης IE3 και IE4 με ονομαστική ισχύ 2.2–200 kW σε μονάδα αντλίας μεταβλητής ταχύτητας. Επιπλέον, αξιολογήθηκαν καινοτόμοι κινητήρες σύγχρονης απροθυμίας που τροφοδοτούνται με μετατροπέα IE4 (SynRMs). Η σύγκριση προέκυψε από τις προδιαγραφές του κατασκευαστή για τα συστήματα μετάδοσης κίνησης ισχύος (PDS) σε διάφορες ταχύτητες περιστροφής και φορτία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι δείκτες εκπομπών για κινητήρες κατηγορίας IE3 ήταν σημαντικά χειρότεροι σε σύγκριση με τους κινητήρες κατηγορίας IE4 για χαμηλές ονομασίες ισχύος, οι οποίοι αποτελούν τη συντριπτική πλειοψηφία των ηλεκτρικών κινητήρων σε λειτουργία. Αυτό δικαιολογεί την επέκταση του υποχρεωτικού εύρους ισχύος για κινητήρες IE4 σε τουλάχιστον 7.5–200 kW ή ακόμη και 0.75–200 kW, καθώς θα συμβάλει δραματικά στην επίτευξη των νέων φιλόδοξων στόχων για τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Επιπλέον, καταδείχθηκαν τα λειτουργικά πλεονεκτήματα των IE4 SynRM έναντι των IE4 IM, όπως ο απλούστερος σχεδιασμός και η τεχνολογία κατασκευής τους σε συγκρίσιμη τιμή.
Οι σύγχρονοι κινητήρες σύγχρονης απροθυμίας επιτρέπουν τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης πολλών βιομηχανικών εφαρμογών. Τα νέα πρότυπα ορίζουν πέντε κατηγορίες ενεργειακής απόδοσης για ηλεκτρικούς κινητήρες, από IE1 έως IE5. Αυτή η εργασία εξετάζει ζητήματα που σχετίζονται με τη μαθηματική μοντελοποίηση και τη δοκιμή ενός κινητήρα σύγχρονης απροθυμίας χωρίς μαγνήτη της υψηλότερης κατηγορίας ενεργειακής απόδοσης IE5. Το προτεινόμενο μαθηματικό μοντέλο επιτρέπει τον υπολογισμό του συντελεστή απόδοσης, του συντελεστή ισχύος, του κυματισμού ροπής, των απωλειών περιέλιξης στους μαγνητικούς πυρήνες του στάτορα και του δρομέα και άλλα χαρακτηριστικά λειτουργίας του κινητήρα σύγχρονης απροθυμίας που λειτουργεί σε διάφορους τρόπους λειτουργίας. Ο κινητήρας δοκιμάστηκε σε πάγκο δοκιμών, ο οποίος περιελάμβανε άμεσες μετρήσεις ροπής. Χρησιμοποιήθηκαν θερμοστοιχεία και έγιναν μετρήσεις σε θερμική λειτουργία σταθερής κατάστασης για να βρεθεί η θερμοκρασία περιέλιξης. Το σώμα του πρωτότυπου κινητήρα σύγχρονης απροθυμίας έχει τις ίδιες διαστάσεις και ύψος άξονα περιστροφής με το σώμα των κινητήρων ie3 στην Ινδία της ίδιας ισχύος.
Λόγω των διαφορετικών προτύπων ισχύος σε όλο τον κόσμο, οι επιχειρήσεις εξαγωγής μηχανών και μηχανημάτων κατασκευής είναι πιο δύσκολο να σχεδιάσουν και να διαχειριστούν την παραγωγή, αυξάνοντας το κόστος. Εάν σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα IE3, παράγει μια σειρά εξαιρετικά αποδοτικών κινητήρων, τροφοδοσία ρεύματος για να πληροί τα παγκόσμια πρότυπα, χωρίς να αλλάζει το μέγεθος και το βάρος, χωρίς αύξηση του κόστους κατασκευής, βολική εξαγωγή κινητήρα στον κόσμο, ιδίως με την παροχή μηχανημάτων και η μηχανική υποστήριξη των εξαγωγών στον κόσμο μεγάλη ευκολία. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια καθολική μέθοδο σχεδίασης κινητήρα συχνότητας και τάσης, καθώς και τη χρήση αυτής της μεθόδου για τον σχεδιασμό δεδομένων υπολογισμού κινητήρα εξαιρετικά υψηλής απόδοσης και πρωτότυπων δεδομένων δοκιμής. Τα δεδομένα υπολογισμού και τα δεδομένα δοκιμής τύπου δείχνουν ότι είναι εφικτό ο ίδιος κινητήρας να είναι βασικά αμετάβλητος σύμφωνα με τα πρότυπα ισχύος όλων των χωρών στον κόσμο.
Τα κρατικά προγράμματα ενεργειακής απόδοσης και τα προγράμματα κοινής ωφέλειας έχουν υποστηρίξει ιστορικά σταδιακά πιο αποδοτικούς γενικού σκοπού, τους επαγωγικούς κινητήρες ως μέτρο για την επίτευξη των στόχων εξοικονόμησης ενέργειας. Με την πάροδο του χρόνου, τα ομοσπονδιακά πρότυπα ελάχιστης απόδοσης έχουν αυξηθεί στο επίπεδο της premium efficiency(R) ie3 κινητήρων στις προδιαγραφές της Ινδίας και τα οφέλη από τη διαχείριση προγραμμάτων για ελαφρώς πιο αποδοτικούς κινητήρες δεν υπερβαίνουν πλέον το κόστος. Οι κινητήρες προηγμένης τεχνολογίας, όπως οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη (PMAC), μπορούν να παρέχουν στους διαχειριστές προγραμμάτων την ευκαιρία να συνεχίσουν να καταγράφουν σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας από προγράμματα κινητήρων. Δοκιμές πάγκου και πεδίου κινητήρων μόνιμου μαγνήτη μικρής ιπποδύναμης, σύμφωνα με το CSA 838-13 ή την είσοδο -Το μοντέλο εξόδου από τα πρότυπα IEC 60034-2-1 και IEEE 112, υποδηλώνει ότι είναι 2%-26% πιο αποδοτικά από τον επαγωγικό κινητήρα ίδιου μεγέθους στο ίδιο εύρος φορτίου λειτουργίας. Συνήθως, όσο χαμηλότερη είναι η φόρτιση ή η ταχύτητα του κινητήρα τόσο μεγαλύτερη είναι η εκατοστιαία εξοικονόμηση ενέργειας. Οι δοκιμές δείχνουν εξοικονόμηση ενέργειας από την τεχνολογία κινητήρων PMAC.
Πρόσφατα, έχει επιταχυνθεί η εξοικονόμηση ενέργειας μέσω της βελτίωσης της απόδοσης του κινητήρα και της υιοθέτησης συστημάτων ελέγχου μεταβλητής ταχύτητας. Η Fuji Electric έχει αναπτύξει έναν κινητήρα ενσωματωμένο σε μετατροπέα, ο οποίος ενσωματώνει λειτουργίες μετατροπέα σε έναν κινητήρα. Εκτός από την υιοθέτηση ενός κινητήρα υψηλής απόδοσης, η λειτουργία μεταβλητής ταχύτητας με έλεγχο inverter επιτυγχάνει σημαντικό αποτέλεσμα εξοικονόμησης ενέργειας. Επιπλέον, επιτυγχάνει συρρίκνωση από την ενσωμάτωση. Το αποτέλεσμα εξοικονόμησης ενέργειας ανέρχεται σε μείωση 45% (1,923 kWh ετησίως) από τυπικούς κινητήρες με απόδοση κλάσης IE1 και 43% (1,742 kWh ετησίως) σε σύγκριση με IE3 "Μοτέρ υψηλής απόδοσης".
Τα πρότυπα υψηλής απόδοσης εισάγονται σιγά σιγά με τα επίπεδα απόδοσης IE3 να γίνονται σύντομα υποχρεωτικά σε πολλές χώρες. Επίπεδα απόδοσης IE4 που αναπτύσσονται για μελλοντική εφαρμογή. Σε αυτό το έγγραφο πραγματοποιείται μια ανασκόπηση του προτύπου IE 60034-30 που καλύπτει τους τυπικούς επαγωγικούς κινητήρες εκκίνησης γραμμής. Έρευνα για τη μείωση των κινητήρων ie3 στην Ινδία.Συζητούνται ορισμένες τεχνικές σχεδιασμού που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αύξηση της απόδοσης προκειμένου να πληρούνται τα πρότυπα IE4. Αυτό το πρότυπο αντικαθίσταται τώρα από το πρότυπο IE60034-30-1 το οποίο επεκτείνεται σε άλλους κινητήρες εκκίνησης γραμμής και επίσης το IE 60034-30-2 εισάγεται για την κάλυψη μεταβλητής ταχύτητας μετάδοσης κίνησης προκειμένου να αντιμετωπιστεί η αναπτυσσόμενη τεχνολογία. Το συμπέρασμα είναι ότι τα πρότυπα IE4 είναι διαθέσιμα, αλλά απαιτείται προσεκτικός σχεδιασμός για να επιτευχθεί αυτό.
Τα τελευταία χρόνια έχουν επιβληθεί νέες απαιτήσεις απόδοσης για επαγωγικούς κινητήρες. Ως εκ τούτου, οι κατασκευαστές ηλεκτρικών μηχανών έπρεπε να επαναπροσδιορίσουν τα κριτήρια σχεδιασμού προκειμένου να μειώσουν τις απώλειες με στόχο την επίτευξη των τιμών απόδοσης που καθορίζονται από τις κατηγορίες προτύπων IE2 και IE3 σύμφωνα με την IEC. Δεδομένου ότι, στο εγγύς μέλλον, αναμένεται αυξανόμενη ζήτηση σχετικά με την απόδοση (κατηγορίες IE4 και IE5), θα ήταν σκόπιμο να αναζητηθούν νέες εναλλακτικές λύσεις για περαιτέρω μείωση των απωλειών σε κινητήρες επαγωγής. Στην εργασία αυτή μελετάται η δυνατότητα χρήσης μαγνητικών σφηνών σε επαγωγικούς κινητήρες με ημίκλειστες σχισμές. Αυτή η στρατηγική επιτρέπει τη μείωση των απωλειών χαλκού και πυρήνα, αυξάνοντας έτσι την απόδοση του κινητήρα. Η μελέτη αναλύει κινητήρες χαμηλής ισχύος και εξετάζει διαφορετικές διαπερατότητες και γεωμετρίες για τις μαγνητικές σφήνες. Επιπλέον, εστιάζει την προσοχή στη ροπή εκκίνησης και τα ρεύματα. Τέλος, παρουσιάζεται μια πειραματική επικύρωση χρησιμοποιώντας έναν κινητήρα επαγωγής 3-kW 380-V 4 πόλων κατηγορίας IE2.
Η παγκόσμια διαδικασία εναρμόνισης των προτύπων ηλεκτρικών κινητήρων είναι πολύ σημαντική για την επίτευξη προόδου στο παγκόσμιο εμπόριο με κινητήρες Premium Efficiency (IE3) και ενεργειακά αποδοτικά συστήματα μετάδοσης κίνησης κινητήρα σε αντλίες, ανεμιστήρες και συμπιεστές και βιομηχανικό χειρισμό και επεξεργασία. Τα πρότυπα περιλαμβάνουν δοκιμές ενεργειακής απόδοσης, ετικέτες και κατηγορίες απόδοσης, καθώς και τον καθορισμό υποχρεωτικών απαιτήσεων απόδοσης. Αναφέρεται πρόοδος με την πολιτική οικολογικού σχεδιασμού στην Ευρώπη που προσχωρεί στον κόσμο των χωρών με πρότυπα ελάχιστης ενεργειακής απόδοσης (MEPS) από το 2011, ενώ άλλες χώρες όπως οι ΗΠΑ, ο Καναδάς και το Μεξικό έχουν αναβαθμίσει τις υπάρχουσες υποχρεωτικές απαιτήσεις τους έως το τέλος του 2010 για να φτάσουν το IE3. Η Ευρώπη έχει επίσης αρχίσει να εισάγει πρότυπα απόδοσης συστήματος για ανεμιστήρες και αντλίες.
Σε πολλές χώρες υιοθετούνται ισχυρές ενεργειακά αποδοτικές πολιτικές για την επίτευξη μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας στους ηλεκτρικούς κινητήρες. Οι βελτιώσεις στον σχεδιασμό, τις διαδικασίες και την εισαγωγή νέων τεχνολογιών συνέβαλαν στη διείσδυση διαφορετικών κατηγοριών απόδοσης, από την IE1 έως την IE4, με την IE4 να είναι η πιο αποτελεσματική. Παρουσιάζεται μια σύγκριση μεταξύ των κατηγοριών κινητήρων επαγωγής IE2, IE3 και IE4, προκειμένου να αξιολογηθεί η απόδοση αυτών των τεχνολογιών παρουσία πέμπτης και έβδομης αρμονικής. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο κινητήρας IE4 Super Premium, παρουσιάζει χαμηλότερες τιμές ρεύματος και θερμοκρασίας, εμφανίζοντας ωστόσο μη γραμμικά χαρακτηριστικά.
Τα παγκόσμια ενεργειακά συστήματα διέρχονται μια διαδικασία μετάβασης προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και τις πρακτικές ενεργειακής απόδοσης. Οι επαγωγικοί κινητήρες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία μετασχηματισμού ενέργειας, καθώς χρησιμοποιούνται ευρέως ως βιομηχανικά φορτία, αντιπροσωπεύοντας περισσότερο από το 53% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας. Καθώς περισσότερες χώρες υιοθετούν ελάχιστα πρότυπα ενεργειακής απόδοσης μέσω πιο αποδοτικών επαγωγικών κινητήρων, οι συγκρίσεις μεταξύ αυτών των νέων τεχνολογιών παρουσία ηλεκτρικών διαταραχών πρέπει να αξιολογούνται συστηματικά πριν υιοθετηθεί μια πολιτική υποκατάστασης στη βιομηχανία. Έρευνα για τη μείωση των κινητήρων ie3 στην Ινδία.Για το σκοπό αυτό, αυτή η εργασία παρουσιάζει μια συγκριτική ανάλυση της επίδρασης των αρμονικών τάσεων στην απόδοση και την αύξηση της θερμοκρασίας των ηλεκτρικών κινητήρων των κατηγοριών IE2, IE3 και IE4 στις ίδιες συνθήκες λειτουργίας ενόψει μελλοντικών αντικαταστάσεων. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι υπό ιδανικές συνθήκες λειτουργίας ο κινητήρας μόνιμου μαγνήτη κατηγορίας IE4 έχει καλύτερη απόδοση από άποψη κατανάλωσης και θερμοκρασίας, παρουσιάζοντας ωστόσο μη γραμμικά χαρακτηριστικά.
Περισσότεροι από 30 εκατομμύρια ηλεκτροκινητήρες πωλούνται κάθε χρόνο στον κόσμο, τα τελευταία 20 χρόνια η εμφάνιση πιο αποδοτικών ηλεκτροκινητήρων είχε ως αποτέλεσμα την αντικατάσταση άνω του 70% των παλιών κινητήρων που είχαν εγκατασταθεί. Οι νέες τεχνολογίες παρουσιάζονται από τους κατασκευαστές ως υποκατάστατα του κινητήρα επαγωγής σκίουρου (SCIM). Δεδομένου αυτού του σεναρίου, θα πρέπει να διεξαχθούν μελέτες για την ανάλυση της απόδοσης αυτών των κινητήρων στις ίδιες συνθήκες λειτουργίας για να γνωρίζουμε τα κύρια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα τους. Αυτή η μελέτη παρουσιάζει μια σύγκριση της απόδοσης των ηλεκτρικών κινητήρων των κατηγοριών IE2, IE3 και IE4 παρουσία ανισορροπίας τάσης (VU) με κάτω και πάνω τάση. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι όχι μόνο το παρόν ποσοστό ανισορροπίας επηρεάζει την απόδοση του κινητήρα, αλλά και τα μεγέθη των παρόντων τάσεων. Η VU οδηγεί επίσης σε αύξηση των αρμονικών που υπάρχουν σε κάθε κινητήρα, κυρίως στον υβριδικό κινητήρα μόνιμου μαγνήτη, ο οποίος παρουσιάζει μη γραμμικά χαρακτηριστικά.
Οι κινητήρες υψηλότερης απόδοσης (IEC class IE3/IE4) έχουν εισέλθει στην αγορά ως αποτέλεσμα των παγκόσμιων κανονισμών για την ενεργειακή απόδοση. Η ηλεκτρική συμπεριφορά αυτών των κινητήρων είναι διαφορετική με συνήθως υψηλότερα ρεύματα εισόδου και κλειδωμένου ρότορα. Σε ορισμένες περιπτώσεις ενδέχεται να προκύψουν προβλήματα με άλλα στοιχεία της εγκατάστασης. Σε αυτό το άρθρο διερευνούμε πιθανά ζητήματα σχετικά με την απευθείας on-line εκκίνηση. Δίνουμε μια επισκόπηση της εργασίας που γίνεται στις τεχνικές επιτροπές τυποποίησης για την προσαρμογή των προτύπων διακοπτών και κινητήρα. Τέλος, παρέχουμε οδηγίες για το σχεδιασμό ενός ενεργειακά αποδοτικού και στιβαρού συστήματος κινητήρα.
Βέλτιστη σχεδίαση κινητήρα επαγωγής υψηλής απόδοσης (IE3) με ακτινική κλιμάκωση, αξονική κλιμάκωση και επανατύλιξη ενός υπάρχοντος 4-πολικού κινητήρα υψηλής απόδοσης (IE4) 2 kW. Οι συντελεστές κλιμάκωσης ορίζονται για όλες τις παραμέτρους του ισοδύναμου κυκλώματος και λαμβάνουν υπόψη την επίδραση του κορεσμού στις κύριες επαγωγές και τις επαγωγές διαρροής σε όλα τα σημεία λειτουργίας. Οι βέλτιστοι συντελεστές κλιμάκωσης προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο βελτιστοποίησης διαφορικής εξέλιξης με ελάχιστο όγκο στοίβας σιδήρου που ορίζεται ως συνάρτηση κόστους.
Παρουσιάζεται μια επισκόπηση των κύριων χαρακτηριστικών του κινητήρα που επηρεάζουν τις ρυθμίσεις των συσκευών προστασίας, επισημαίνοντας τις βασικές διαφορές μεταξύ τριφασικών κινητήρων απευθείας on-line (DOL) διαφορετικών κατηγοριών απόδοσης. Τα αποτελέσματα των πειραματικών δοκιμών και προσομοιώσεων παρουσιάζονται και συζητούνται στο πλαίσιο της προστασίας κινητήρα από υπερφόρτωση, βραχυκύκλωμα, ανισορροπία ρεύματος και συνθήκες κλειδώματος ρότορα, για σκίουρο 7.5 kW, τετραπολικό, IE2- και IE3-class -Επαγωγικοί κινητήρες κλωβού (SCIM) και για κινητήρες μόνιμου μαγνήτη με εκκίνηση γραμμής (LSPM) κατηγορίας IE4, που προσφέρουν σημαντικά δεδομένα σχετικά με τις ηλεκτρικές και θερμικές συμπεριφορές τους. Δύο εμπορικές ψηφιακές συσκευές θερμομαγνητικής προστασίας κινητήρα, των οποίων τα θερμικά μοντέλα σχεδιάστηκαν για κινητήρες κατηγορίας IE1 και IE2, αξιολογούνται ως προς την αποτελεσματικότητα λειτουργίας στους κινητήρες που δοκιμάστηκαν. Αυτό το έγγραφο είναι σημαντικό για τη βιομηχανία λόγω της σημαντικής διείσδυσης των επαγωγικών κινητήρων κατηγορίας IE3, καθώς και της πρόσφατης εισαγωγής στην αγορά επαγωγικών κινητήρων και LSPM κατηγορίας IE4.
Όπως είναι γνωστό, οι επαγωγικοί κινητήρες με ρότορα κλωβού σκίουρου ταξινομούνται σύμφωνα με το IEC 60034-30:2008 σε τρεις κατηγορίες απόδοσης: α. Τυπική απόδοση IE1; σι. Υψηλής απόδοσης IE2; ντο. Premium Efficiency IE3. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις οικολογικού σχεδιασμού, από την 01.01.2015, αντίστοιχα, οι κινητήρες 01.01.2017 δεν πρέπει να είναι λιγότερο αποδοτικοί από το επίπεδο απόδοσης IE3. Οι κατασκευαστές κινητήρων υποχρεούνται να συμμορφωθούν με αυτήν την απαίτηση, αναπτύσσοντας την παραλλαγή IE3. Η παρούσα εργασία αναφέρεται στον τρόπο εκτέλεσης αυτών των κινητήρων, στις εφαρμοζόμενες τεχνικές λύσεις και στα αποτελέσματα που προέκυψαν.
Η αλόγιστη και αυτόματη αντικατάσταση τυπικών κινητήρων με κινητήρες IE2 και IE3 μπορεί να έχει δυνητικά σοβαρές, ανεπιθύμητες και ακούσιες παρενέργειες. Εάν δεν ληφθούν υπόψη αυτά στη σχεδίαση του συστήματος, μια βελτίωση κατά 1% στην ενεργειακή απόδοση μόνο στον κινητήρα μπορεί να οδηγήσει σε πραγματική αύξηση στη συνολική κατανάλωση ενέργειας του συστήματος. Το κύριο μήνυμα αυτής της εργασίας είναι ότι όταν κάποιος εξετάζει τη βελτιστοποίηση της εξοικονόμησης ενέργειας και της απόδοσης δεν πρέπει ποτέ να εξετάζει μόνο τη συγκεκριμένη απόδοση ενός μεμονωμένου στοιχείου ενός συστήματος, (π.χ. του ηλεκτροκινητήρα όπως συμβαίνει συνήθως) αλλά πάντα την απόδοση και την κατανάλωση ενέργειας ολόκληρου του συστήματος. Η ηλεκτρική μηχανή/μοτέρ που συζητείται σε αυτό το άρθρο αναφέρεται σε μηχανές επαγωγής AC.
Συγκριτική ανάλυση της κατανάλωσης ενέργειας από ηλεκτροκινητήρες 2.2 kW διαφόρων τύπων και τάξεων ενεργειακής απόδοσης στην ηλεκτρική κίνηση μονάδας αντλίας με έλεγχο γκαζιού σε σύστημα παροχής νερού. Λήφθηκαν υπόψη οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη εκκίνησης γραμμής της κατηγορίας ενεργειακής απόδοσης IE4 και οι επαγωγικοί κινητήρες των κατηγοριών ενεργειακής απόδοσης IE4 και IE3 διαφόρων κατασκευαστών (οι IE4 και IE3 είναι ετικέτες τάξεων ενεργειακής απόδοσης ηλεκτρικών κινητήρων σύμφωνα με το IEC 60034-30- 1 πρότυπο). Η κατανάλωση ενέργειας σε ένα υδραυλικό φορτίο που αλλάζει υπό έναν τυπικό κύκλο λειτουργίας υπολογίστηκε με βάση τα δεδομένα της πινακίδας της αντλίας και των ηλεκτροκινητήρων. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε δείχνει ότι η επιλογή ενός ηλεκτροκινητήρα με βάση την κατηγορία ενεργειακής απόδοσης IE σύμφωνα με το πρότυπο IEC 60034-30-1 (δηλαδή, με βάση την απόδοση σε ονομαστικό φορτίο) ενδέχεται να μην παρέχει την ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας μιας μονάδας αντλίας μεταβλητής ροής ένας τυπικός κύκλος εργασίας.
Οι κινητήρες υψηλής απόδοσης (IEC IE3 Class) είναι πλέον υποχρεωτικοί στη Βόρεια Αμερική. Οι κατηγορίες απόδοσης Super-Premium (IEC IE4 Class) και IE5 Ultra-Premium ορίζονται στη δεύτερη έκδοση του Standard IEC 60034-30. Για εφαρμογές σταθερής ταχύτητας εκκίνησης γραμμής, οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη γραμμής εκκίνησης Super-Premium IE4-Class και οι επαγωγικοί κινητήρες Squirrel-Cage αποτελούν πρόσφατες εισόδους στην αγορά βιομηχανικών κινητήρων. Για εφαρμογές μεταβλητής ταχύτητας, οι σύγχρονοι κινητήρες μεταβλητής απροθυμίας IE4-Class είναι επίσης μια πρόσφατη είσοδος στην αγορά. Για το εύρος χαμηλής ισχύος, η μετάβαση από την κατηγορία IE4 στην κατηγορία IE5, ενδέχεται να απαιτήσει την απομάκρυνση από την τεχνολογία επαγωγικών κινητήρων ακτινικής ροής, στην τεχνολογία μόνιμου μαγνήτη και απροθυμίας, είτε με χρήση μαγνητών Σπάνιας Γης είτε Φερρίτη. Σε αυτό το άρθρο, παρουσιάζεται η ανάλυση απόδοσης στους καλύτερους διαθέσιμους ηλεκτρικούς κινητήρες και τις αναδυόμενες τεχνολογίες κινητήρων, όπως οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη αξονικής ροής.
Αυτό το άρθρο εισάγει την πρόσφατη τεχνολογική πρόοδο στην κατασκευή ρότορων χαλκού μέσω τεχνικών χύτευσης με χύτευση, η οποία παρέχει ένα απλό και πρακτικό μέσο για μεγάλης κλίμακας οικονομική παραγωγή αποδοτικών και εξαιρετικά αποδοτικών κινητήρων επαγωγής. Παρουσιάζει επίσης παραδείγματα χρήσης ρότορων από χυτό χαλκό για την κατασκευή μονοφασικών κινητήρων υψηλής απόδοσης καθώς και κινητήρων υψηλής απόδοσης σε επίπεδα απόδοσης IE3 και IE4 και αναλύει τα τεχνικά χαρακτηριστικά των κινητήρων χυτού χάλκινου ρότορα.
Ο σχεδιασμός και η προσομοίωση τριφασικού επαγωγικού κινητήρα 15 kW, 2 πόλων, 50 Hz, για την επίτευξη επιπέδου απόδοσης IE4 όπως ορίζεται από τη Διεθνή Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή (IEC). Για την επίτευξη υψηλότερης απόδοσης, ο κινητήρας έχει σχεδιαστεί, βελτιστοποιηθεί και προσομοιωθεί με χάλκινο χυτό ρότορα και ηλεκτρικό χάλυβα χαμηλών απωλειών. Η μέθοδος προσομοίωσης επικυρώνεται πρώτα συγκρίνοντας με τα αποτελέσματα δοκιμής του τυπικού κινητήρα IE3. Το ίδιο προσομοιωμένο μοντέλο ελήφθη ως αναφορά για το σχεδιασμό του κινητήρα IE4. Αυτή η σχεδιαστική λύση με απόδοση IE4 επιτυγχάνεται χωρίς αλλαγή της γεωμετρίας του στάτη και του μεγέθους του πλαισίου.
Οι κινητήρες υψηλής απόδοσης είναι πλέον υποχρεωτικοί στη Βόρεια Αμερική, αλλά εισάγονται νέες κατηγορίες υψηλότερης απόδοσης. Οι κινητήρες IE4 Super-Premium Efficiency Class είναι ήδη διαθέσιμοι στην αγορά και εξετάζεται το ενδεχόμενο μιας νέας κατηγορίας IE5 Ultra-Premium Efficiency. Στην κατηγορία IE4 Super-Premium, οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη Line-Start (LSPM) αποτελούν πρόσφατη είσοδο στην αγορά βιομηχανικών κινητήρων. Η απόδοσή του σε σταθερή κατάσταση είναι εξαιρετική, αλλά, όπως σε όλες τις τεχνολογίες, υπάρχουν ορισμένα σχετικά ζητήματα, τόσο για μετασκευή όσο και για νέες εφαρμογές. Η απόδοση LSPM μπορεί να μετρηθεί σύμφωνα με τη μέθοδο εισόδου-εξόδου (ή άμεσης) που καθορίζεται στα πρότυπα IEEE 112 ή IEC 60034-2-1, αλλά, εάν οι απώλειες πρόκειται να διαχωριστούν, για παράδειγμα για να επιτραπεί η σωστή διόρθωση της θερμοκρασίας, Είναι σημαντικό να αξιολογηθεί εάν οι καθορισμένες μέθοδοι δοκιμής μπορούν να εφαρμοστούν σε αυτό το είδος μηχανής. Λόγω της σημαντικής προώθησης και διείσδυσης των ηλεκτροκινητήρων μεταβλητής ταχύτητας (VSD) σε βιομηχανικά συστήματα με κινητήρα, η ανοχή κινητήρα και τα όρια λειτουργίας σε τέτοιες συσκευές είναι βασικές πτυχές.
Όπως είναι γνωστό, οι επαγωγικοί κινητήρες με ρότορα κλωβού σκίουρου ταξινομούνται σύμφωνα με το IEC 60034-30:2008 σε τρεις κατηγορίες απόδοσης: α. Τυπική απόδοση IE1; σι. Υψηλής απόδοσης IE2; ντο. Premium Efficiency IE3. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις οικολογικού σχεδιασμού, από τις 16 Ιουνίου 2011, οι κινητήρες δεν πρέπει να είναι λιγότερο αποδοτικοί από το επίπεδο απόδοσης IE2. Οι κατασκευαστές κινητήρων υποχρεούνται να συμμορφωθούν με αυτήν την απαίτηση, αναπτύσσοντας την παραλλαγή IE2. Η παρούσα εργασία αναφέρεται στον τρόπο εκτέλεσης αυτών των κινητήρων, στις εφαρμοζόμενες τεχνικές λύσεις και στα αποτελέσματα που προέκυψαν.
Στόχος αυτής της εργασίας είναι η ανάλυση των θορύβων και της θέρμανσης που παράγονται από έναν τριφασικό επαγωγικό κινητήρα, ισχύος 11 kW, 1000 rpm, περιελίξεις απλών στιβάδων που παράγονται από την εταιρεία Electroprecizia Sacele που βρίσκεται στην επαρχία Brasov της Ρουμανίας. Επιλέχθηκε αυτός ο κινητήρας γνωρίζοντας ότι από το 2015 θα υιοθετηθεί η τυπική κατηγορία IEC 60034-30 IE3 που προβλέπει όρια θορύβου και επίσης όρια απόδοσης για αυτούς τους επαγωγικούς κινητήρες. Για την προσομοίωση του μαγνητικού θορύβου χρησιμοποιήθηκε πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων Flux 2D και πραγματοποιήθηκαν θερμικές μετρήσεις μέσω σταθερής θερμικής κάμερας.Έρευνα για τη μείωση των κινητήρων ie3 στην Ινδία. Οι μετρήσεις των θορύβων (στο ηχητικό φάσμα) πραγματοποιήθηκαν σε ημι-ανηχοϊκό θάλαμο, της επιχείρησης, που παρήγαγε τον επαγωγικό κινητήρα. Προκειμένου να αναλυθεί η λειτουργία σε καθεστώς μεταβλητής ταχύτητας θεωρήθηκε η παροχή κινητήρα μέσω του μετατροπέα (μεταβλητή συχνότητα-μεταβλητή ταχύτητα) και απευθείας από το δίκτυο. Στην προσομοίωση του μαγνητικού θορύβου έχει ληφθεί υπόψη και το μεταβατικό καθεστώς, το οποίο εμφανίζεται κατά την εκκίνηση του κινητήρα.
Η μονοφασική είναι μια από τις κύριες αιτίες αστοχίας κινητήρα στη βιομηχανία. Η αγορά ηλεκτρικών κινητήρων αλλάζει γρήγορα λόγω των ελάχιστων προτύπων ενεργειακής απόδοσης που υιοθετούνται σε όλο τον κόσμο. Σε μεγάλο αριθμό περιπτώσεων, ιδιαίτερα όταν οι αρχικοί παλιοί κινητήρες είναι εκ των υστέρων εξοπλισμένοι με κινητήρες υψηλότερης κατηγορίας απόδοσης, οι αντίστοιχες διατάξεις προστασίας από υπερφόρτωση δεν έχουν ρυθμιστεί/διαμορφωθεί σωστά ή δεν αναβαθμίζονται/αντικαθίστανται. Σε αυτό το άρθρο, μια επισκόπηση των προστατευτικών συσκευών κινητήρα και τα κύρια αποτελέσματα μιας πειραματικής μελέτης σχετικά με τη συμπεριφορά πέντε τριφασικών κινητήρων 7.5 kW, 400 V, 50 Hz, 4 πόλων, συγκεκριμένα, τεσσάρων σκίουρων-κλωβών κινητήρες επαγωγής συμπεριλαμβανομένων κατηγοριών απόδοσης IE1, IE2/EPAct, IE3/NEMA Premium και IE4/Super Premium και ένας μόνιμος μαγνήτης γραμμής εκκίνησης κατηγορίας IE4, υπό μονοφασική παροχή σε λειτουργία χωρίς φορτίο, κλειδωμένο ρότορα και μερικό φορτίο , παρουσιάζονται. Με βάση τα ληφθέντα αποτελέσματα, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι, γενικά, τα σύγχρονα εμπορικά ρελέ θερμικής υπερφόρτισης ή οι θερμομαγνητικοί διακόπτες κυκλώματος είναι σε θέση να προστατεύουν τους κινητήρες που λειτουργούν με γραμμή έναντι μονοφασικών.
Ο κανονισμός (ΕΚ) αριθ. 640/2009 της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, Απαιτήσεις οικολογικού σχεδιασμού για ηλεκτρικούς κινητήρες ισχύει από τον Ιούνιο του 2011. Αυτός ο κανονισμός επιβάλλει υποχρεωτικές ελάχιστες αποδόσεις για πολλούς τύπους τριφασικών ηλεκτρικών κινητήρων χαμηλής τάσης επαγωγής. Αυτές οι νέες γενιές κινητήρων έχουν πολύ υψηλότερα ρεύματα εκκίνησης, τα οποία απαιτούν υψηλότερη ικανότητα μεταγωγής και ικανότητα μεταφοράς ρεύματος πολύ πάνω από το τρέχον πρότυπο IEC 60947. Αυτή η τάση θα επιβληθεί με πρόσθετες αλλαγές στο πρότυπο IEC 60034 κινητήρα και περαιτέρω πρωτοβουλίες οικολογικού σχεδιασμού στο μέλλον . Η αλλαγμένη συμπεριφορά κατά την εκκίνηση και τη λειτουργία των κινητήρων IE2, IE3 και IE4 ποσοτικοποιείται. Αυτό οδηγεί σε αυξημένες απαιτήσεις όσον αφορά τις λειτουργίες κατασκευής και σπασίματος καθώς και την αντοχή. Προκειμένου να διασφαλιστεί η σωστή λειτουργικότητα στην πρακτική χρήση, είναι απαραίτητο να βελτιωθούν οι ιδέες σχεδίασης, η δυναμική συμπεριφορά και τα υλικά επαφής. Αυτό το άρθρο εξετάζει διαφορετικά μέτρα, ιδιαίτερα μια καλά προσαρμοσμένη συμπεριφορά κατασκευής συσκευών μεταγωγής χαμηλής τάσης.
Η ABS κυκλοφόρησε τη σειρά EffeX, η οποία ισχυρίζεται ότι είναι οι πρώτες υποβρύχιες αντλίες λυμάτων στον κόσμο που χρησιμοποιούν κινητήρες υψηλής απόδοσης που μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Η νέα σειρά έχει μεγαλύτερα περιθώρια ασφαλείας και διέλευση ελεύθερων στερεών με αντίσταση απόφραξης τουλάχιστον 75 mm. Ο αποδοτικός κινητήρας IE3 που περιλαμβάνεται έχει σχεδιαστεί και δοκιμαστεί σύμφωνα με το πρότυπο IEC 60034-30 και έχει βελτιστοποιημένο υδραυλικό σύστημα, παρέχοντας την καλύτερη συνολική διαθέσιμη απόδοση, λέει η ABS. Η σειρά είναι κατάλληλη για εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων και ταιριάζει με την αναμενόμενη μελλοντική νομοθεσία σε πολλές χώρες σχετικά με την υψηλότερη απόδοση κινητήρα για υποβρύχια άντληση.
Οι μηχανικοί του εργοστασίου έχουν χρησιμοποιήσει ηλεκτρικούς κινητήρες υψηλής απόδοσης και κινητήρες μεταβλητής ταχύτητας για να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας και το λειτουργικό κόστος. Οι ηλεκτροκινητήρες IE3 είναι άμεσα διαθέσιμοι για τη σημαντική πλειονότητα των εφαρμογών έως και 250 kW. Η ABB κυκλοφόρησε το δείκτη διαστάσεων κινητήρα της και κυκλοφόρησε μια τεχνολογία που επιτρέπει τη μετάβαση από κινητήρες σταθερής ταχύτητας απευθείας σε απευθείας σύνδεση (DOL) σε μεταβλητές στροφές, χρησιμοποιώντας τους δίσκους της. Έρευνα για τη μείωση των κινητήρων ie3 στην Ινδία.Όλες οι εφαρμογές κινητήρα δεν είναι κατάλληλες για έλεγχο ταχύτητας. Οι καινοτόμοι δίσκοι είναι τουλάχιστον 10% πιο αποδοτικοί από τους παλιούς ομολόγους τους και διαθέτουν σημαντικά βελτιωμένη πρόσθετη λειτουργία ελέγχου και συγχρονισμού. Η τεχνολογία βασίζεται σε εγγενώς πιο αποδοτικές πλάκες ισχύος και ηλεκτρονικά που επιτρέπουν καλύτερη βελτιστοποίηση ροής, έτσι ώστε οι κινητήρες που λειτουργούν με μεταβλητή ροπή και φορτίο σε φυγοκεντρικές αντλίες ή ανεμιστήρες να μην λειτουργούν με πλήρη ροπή όταν δεν απαιτείται.
Ο κανονισμός (ΕΚ) αριθ. 640/2009 της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, Απαιτήσεις οικολογικού σχεδιασμού για ηλεκτρικούς κινητήρες ισχύει από τον Ιούνιο του 2011. Αυτός ο κανονισμός επιβάλλει υποχρεωτικές ελάχιστες αποδόσεις για πολλούς τύπους τριφασικών ηλεκτρικών κινητήρων χαμηλής τάσης επαγωγής. Αυτές οι νέες γενιές κινητήρων έχουν πολύ υψηλότερα ρεύματα εκκίνησης, τα οποία απαιτούν υψηλότερη ικανότητα μεταγωγής και ικανότητα μεταφοράς ρεύματος πολύ πάνω από το τρέχον πρότυπο IEC 60947. Αυτή η τάση θα επιβληθεί με πρόσθετες αλλαγές στο πρότυπο IEC 60034 κινητήρα και περαιτέρω πρωτοβουλίες οικολογικού σχεδιασμού στο μέλλον . Η αλλαγμένη συμπεριφορά κατά την εκκίνηση και τη λειτουργία των κινητήρων IE2, IE3 και IE4 ποσοτικοποιείται. Αυτό οδηγεί σε αυξημένες απαιτήσεις όσον αφορά τις λειτουργίες κατασκευής και σπασίματος καθώς και την αντοχή. Προκειμένου να διασφαλιστεί η σωστή λειτουργικότητα στην πρακτική χρήση, είναι απαραίτητο να βελτιωθούν οι ιδέες σχεδίασης, η δυναμική συμπεριφορά και τα υλικά επαφής. Αυτό το άρθρο εξετάζει διαφορετικά μέτρα, ιδιαίτερα μια καλά προσαρμοσμένη συμπεριφορά κατασκευής συσκευών μεταγωγής χαμηλής τάσης.
