Использование эффективности системы и снижение расходов на электроэнергию

Серия стандартов IEC 61800-9 устанавливает новые правила оценки экодизайна приводных систем и приводимого ими оборудования.

Часть 1 серии стандартов определяет общие требования к методике и установлению стандартов для анализа энергоэффективности электрических приводов с изменяемой частотой вращения и их компонентов. Кроме того, эта часть IEC 61800-9 служит в качестве основы для стандартов по конкретным продуктам и описывает подход с расширенным составом оборудования.

Для нас как системного поставщика приводной техники и автоматики определяющей является часть 2 стандарта IEC 61800-9. С ее помощью установленные в части 1 принципы реализуются на практике. Методы определения потерь всей приводной системы (PDS: Power Drive System) и преобразователей частоты (CDM: Complete Drive Module) дополняются установлением классов эффективности для PDS и CDM в диапазоне мощности от 0,12 до 1000 кВт.

Новым является то, что с точки зрения энергоэффективности анализируется и классифицируется не только двигатель, но и преобразователь частоты и система из них обоих. При этом учитывается и то, что приводы часто эксплуатируются вне номинальной рабочей точки. Любое рабочее оборудование характеризуется профилем нагрузки и тем самым непосредственно влияет на степень загрузки приводной системы. Этому аспекту стандарт IEC 61800-9 соответствует частично. Он определяет восемь точек нагрузки при различных уровнях частоты вращения и крутящего момента, что позволяет оценивать энергоэффективность и в диапазоне частичной нагрузки. Однако условия эксплуатации выше номинальных данных компонентов не рассматриваются. Если приводная система часто работает в режиме перегрузки, как бывает, например, при частых пусках систем транспортировки, оценка потерь энергии с помощью этого стандарта невозможна.

Для оценки энергоэффективности асинхронных двигателей переменного тока существуют известные классы IE. Установленные международным стандартом IEC 60034-30-1 классы IE1–IE4 показывают КПД двигателя в его номинальной рабочей точке. Это упрощает определение уровня энергоэффективности двигателя, но ничего не говорит о характере его работы в диапазоне частичной нагрузки.

Теперь международный стандарт IEC 61800-9-2 позволяет указывать потери мощности и для диапазона частичной нагрузки ниже номинальной рабочей точки и сравнивать их с определенным эталонным двигателем класса IE2. Кроме того, комбинируя потери мощности двигателя и преобразователя частоты, можно рассчитать общие потери приводной системы в диапазоне, заданном в этом стандарте.

Однако в определении класса IE двигателя ничего не изменяется. Он по-прежнему определяется через КПД в номинальной рабочей точке.

В разных странах мира существуют разные юридические требования к минимальному КПД асинхронных двигателей. В разделе «Инжиниринг и выбор» на вкладке «Онлайн-поддержка» можно найти инструменты энергоэффективности, предоставляющие об этом полезную информацию.

Далее к инструментам энергоэффективности в Онлайн-поддержке

Чтобы в будущем можно было оценивать и энергоэффективность преобразователей частоты (CDM), стандарт IEC 61800-9-2 устанавливает классы IE для устройств в диапазоне мощности от 0,12 до 1000 кВт. В отличие от двигателей для определения класса эффективности у преобразователей частоты используется не КПД в процентах, а относительные потери CDM при его номинальной полной выходной мощности. Чтобы избежать эффектов перемодуляции, оценка осуществляется при 90 % выходного напряжения и 100 % составляющей тока для создания крутящего момента. Относительные потери сравниваются с так называемым эталонным CDM класса IE1. Если относительные потери рассматриваемого CDM как минимум на 25 % ниже, чем у эталонного CDM, достигается класс IE2. Если они более чем на 25 % выше, то достигается только класс IE0.

Указав потери модуля CDM в дополнительных рабочих точках, их можно скомбинировать с потерями двигателя, чтобы определить общие потери приводной системы.

В отличие от асинхронных двигателей к преобразователям частоты пока не предъявляется никаких официальных требований по соблюдению определенного класса эффективности.

Комплексной целью IEC 61800-9-2 является возможность оценки и сравнения энергоэффективности приводных систем, состоящих из двигателя и преобразователя частоты в диапазоне мощности от 0,12 до 1000 кВт.

Поэтому введение классов эффективности IES0, IES1 и IES2 дало идентификацию, которая фокусируется на всей приводной системе. Сложив потери двигателя и преобразователя частоты в номинальной рабочей точке, получают потери PDS в этой точке. Вычислив отношение этого значения к номинальной мощности, получают относительные потери системы. Затем их можно сравнить с установленным в стандарте значением для эталонной PDS.

Эталонная PDS имеет класс эффективности системы IES1. Если относительные потери рассматриваемой PDS как минимум на 20 % ниже, чем у эталонной PDS, достигается класс IES2. Если они более чем на 20 % выше, то PDS получает классификацию IES0.

Именно в случае PDS интересно рассмотреть и дополнительные точки нагрузки, установленные в стандарте. Сложив потери отдельных компонентов также и в этих точках, изготовители и пользователи оборудования могут использовать полученные значения для расчета энергопотребления своей приводной системы. Это относится к указанному в стандарте диапазону нагрузки ниже номинальной рабочей точки и применяется в основном для оборудования с низкой динамикой и стабильным режимом работы.

Особенно просто и эффективно это будет в том случае, если приобретать двигатель и преобразователь частоты у одного системного поставщика, такого как SEW-EURODRIVE. Ведь мы можем точно согласовать друг с другом оба компонента и тем самым реализовать максимум возможностей для вашего рабочего оборудования – включая высокую эффективность системы!

В сфере децентрализованной приводной техники мы рекомендуем вам интегрированные приводные системы (PDS), например, такие как наш надежный MOVIMOT^®. Ведь MOVIMOT^® объединяет двигатель переменного тока и преобразователь частоты в одном устройстве, а с двигателями типа DRE.. (IE2) и DRN.. (IE3) даже соответствует самому высокому классу эффективности системы IES2. Но уже и сегодня SEW-EURODRIVE предлагает вам стандартные MOVIMOT^® с двигателями типа DRU.. класса эффективности IE4 – разумеется, по всему миру.

Для MOVIMOT^®с двигателем типа DRE.. компания SEW-EURODRIVE может уже сегодня не только указать класс эффективности системы, но и предоставить данные по потерям в дополнительных рабочих точках.

Если MOVIMOT^®применяется, например, в приводе подъемно-транспортного оборудования, это позволяет определить потери в диапазоне частичной нагрузки.

В случае полной загрузки приводной системы потери мощности актуальны при 100 % номинального крутящего момента и на всем диапазоне частоты вращения. Если используется MOVIMOT^®с номинальной мощностью 0,75 кВт (DRE80M4 MM07), потери в этом примере при постоянном крутящем моменте составляют от 158 до 237 Вт в зависимости от частоты вращения, а значит, в номинальной рабочей точке лежат максимум на 40 % ниже контрольных значений, указанных в IEC 61800-9-2. В диапазоне частичной нагрузки величина потерь намного ниже контрольных значений.

По запросу мы предоставим вам данные по потерям мощности и для других MOVIMOT^®.

С высокоэффективной мехатронной приводной системой MOVIGEAR^®компания SEW-EURODRIVE уже сегодня на шаг впереди. Благодаря интеграции двигателя, преобразователя частоты и редуктора, который до сих пор не охвачен стандартом, уже сегодня минимизируются потери и повышается эффективность оборудования.