Motoare electrice conforme IE3

Energie

de Mircea Badut

Motoare electrice conforme IE3

Peste un an motoarele folosite în acţionări de puteri mari vor trebui să se conformeze standardului IE3 de eficienţă energetică, ele  fiind  vizate de o anume directivă europeană de EcoDesign. Deşi mai e destul timp până atunci, şi obligativitatea se va referi iniţial doar la producători şi la comercianţi, aspectul merită reţinut de către toţi cei implicaţi în proiectarea, mentenanţa şi exploatarea instalaţiilor electrice cu motoare.

Contextul normativ

Din ianuarie 2015 toate motoarele electrice cu pu­teri între 7,5 kW şi 350 kW vor trebui să se conformeze standardului IE3 de eficienţă energetică, astfel implementându-se în Uniunea Europeană directiva 2005/32/EC (promovată prin normele EC 640/2009). De remarcat faptul că acest standard (definit originar de către International Electrotechnical Commission sub numele „IEC 60034-30”) se referă în primul rând la economia de energie electrică, dar vizează şi performanţa de exploatare a motoarelor (deci va implica şi cupluri de pornire şi de frânare, fiabilitate, durată de viaţă etc). În plus, principiile EcoDesign ţintesc şi minimizarea impactului asupra mediu­lui al produselor electrice după încheierea ciclului lor de viaţă, implicând deci folosirea de materiale cu potenţial de reutilizare ridicat şi cu toxicitate redusă. (Apropo, directiva 2009/125/EC, din octombrie 2009, aduce completări şi actualizări la mai-sus-pomenita directivă 2005/32/EC.)

Premisele teoretice ale acestei impuneri sunt foarte pozitive: cum statisticile arată că motoarele electrice consumă cam 70% din energia electrică produsă la nivel european, previziunile specialiştilor vorbesc de economii semnificative prin trecerea la IE3 (economii de ordinul sutelor de TWh).

De fapt, iniţiativa parlamentului european este una de lungă durată: prima impunere de acest fel a avut loc în iunie 2011 (referindu-se la standardul IE2). Mai mult, din ianuarie 2017 standardul IE3 se va aplica tuturor motoarelor electrice (deci şi celor cu puteri sub 7,5 kW). Şi, apropo de perspectivă, acelaşi document ,,IEC 60034-30: 2008’’ defineşte şi standardul „IE4 (Super Premium Efficiency)” despre care probabil că vom auzi în viitor.

FIGURA 1. Schema normelor de eficienţă energetică

 

Însă nu doar Comisa Europeană se focalizează pe norme de eficienţă energetică în industrie: standarde similare (precum cele emise de NEMA – National Electrical Manufacturers Association) funcţionează şi în SUA.

 

Considerente de proiectare

Desigur, motoarele conforme acestei norme de ,,Premium Efficiency” se obţin printr-un efort concentrat de proiectare şi de fabricaţie. Inginerii vor trebui să acorde mai multă atenţie pentru reducerea şi echilibrarea pierderilor (mai ales în înfăşurarea statorică, în miezul statoric, dar şi pentru pierderile prin alunecare din rotor). Se poate ajunge astfel la folosirea mai intensă a cuprului pur (pentru bobine) şi a fierului (pentru miezul magnetic) şi, deci, la mărirea greutăţii şi a volumului (comparativ cu motoarele conforme IE1). Pentru a se atinge noile cerinţe de eficienţă proiectanţii vor căuta/adopta soluţii mai deosebite: înfăşurările de cupru vor avea un profil mai înalt (crestături mai adânci în miezul statoric sau rotoric), se vor folosi tole mai subţiri (sub 0,5mm) şi din oţel mai bun pentru miez (foi din aliaj Fe+C+Si obţinute prin laminări mai speciale). De asemenea, pentru minimizarea pierderilor poate că se va reduce întrefierul, iar reacţia de indus (inerent mărită prin micşorarea distanţei dintre stator şi rotor) va fi adresată prin artificii specifice (prevăzând bare de amortizare la rotoarele cu poli aparenţi, ori concepând piese polare, la cele cu poli îngropaţi; ori prin alte metode mai inovatoare). Se va ajunge la un concept mai bun al răcirii, în special al autoventilării prin artificii de proiectare, deci probabil vor fi soluţii optimizate prin simulare computerizată de tip CAE (cu software-uri CFD şi FEA). Se vor folosi lagăre mai performante pentru arborele motor, atât din perspectiva randamentului mecanic cât şi a fiabilităţii şi mentenanţei.

FIGURA 2. Graficul eficienţei energetice pe standarde

 

Contextul tehnic

Acţionările electrice din industriile producătoare (dar nu numai) lucrează deseori în condiţii grele: funcţionare continuă (24/7), în medii cu temperaturi ridicate, cu umezeală, abur şi impurităţi. Astfel că motoarele lor electrice trebuie să-şi menţină eficienţa, să reziste la apă, la coroziune, la şocuri şi vibraţii (condiţii de lucru de tipurile S5 şi S9, conform norme­lor de operare definite tot de IEC). Apropo de medii dure (presupunând praf, mizerie, dispersie de resturi materiale din procesare, jeturi de lichid), uneori este necesară folosirea de motoare etanşe (TENV – pretabile la clase de protecţie şi de izolaţie înalte, precum IP66) la care problema răcirii şi a lubrifierii trebuie tratată intern (din proiectare/concepţie).

 

Acţionări electrice de putere mare: laminoare, concasoare, malaxoare, gatere, transportoare, locomotive, macarale, pompe, trolii, ş.a.m.d..


Mircea Băduț este inginer, consultant CAD/IT



Accept cookie

Acest site web utilizează module cookie în scopuri funcţionale, de confort şi statistică.

Dacă sunteţi de acord cu această utilizare a modulelor cookie, faceţi clic pe "Da, sunt de acord". Termeni si conditii

Nu sunt de acord Accept doar cookie functional Da, sunt de acord