Энергосберегающие двигатели YASKAWA SPRIPM

07.06.2017

Двигатель SPRiPM с постоянным магнитом, соответствующий классу IE4

Рост цен на энергоносители в последние годы делает все более важной разработку и применение энергосберегающих двигателей. Современный уровень техники в данной области – это двигатели, которые отвечают требованиям эффективности самого высокого класса IE4, как определено в IEC TS 60034-31. Одним из примеров последнего поколения является двигатель SPRiPM с постоянным магнитом, которым можно управлять при помощи привода V1000 или A1000. Данная инновация отвечает высокоэффективным требованиям (эффективность Super Premium) соответствующих норм для продукции, связанной с энергопотреблением, за пять лет до того, как данные нормы станут обязательными. Он также имеет высокий пусковой момент и быстрый запуск.

Немного истории

Разработка энергосберегающих двигателей началась в Японии еще в начале 1990-ых. Однако соответствующие стандарты энергоэффективности для применения в промышленности не были установлены до директивы ЕС по продукции, связанной с энергопотреблением и электродвигателям (ЕС640/2009), вступившей в силу в 2009 году. Данная директива применяется к электродвигателям в диапазоне мощности от 0,75 кВт до 375 кВт. Международный стандарт IEC 60034-30 изначально определял три класса эффективности: от самого низкого класса IE1, до самого высокого класса IE3. Начиная с 2011 года все вновь установленные электродвигатели должны отвечать, по крайней мере, стандарту класса IE2. Следующим шагом является то, что к 2015 году все двигатели мощностью от 7,5 кВт до 375 кВт должны отвечать требованиям класса IE3, либо класса IE2 в сочетании с приводом. На окончательном этапе, начиная с 2017 года, данное требование будет также применяться к меньшим двигателям мощностью 0,75 кВт или больше. Данные требования предназначены для того, чтобы снизить общее энергопотребление в Европе примерно на пять процентов к 2020 году.

В то время как большинство европейских промышленных компаний размышляют над тем, как внедрить требования класса IE2, поставщики инновационных электродвигателей уже представили первые модели в классе эффективности IE4. Требования к этому классу определены в действующей версии стандарта IEC TS 60034-31. Однако, это все еще предварительный стандарт. Предыдущий стандарт, IEC 60034-30, по-прежнему определяет классы с 1 по 3, но относится только к предельным значениям для эффективности асинхронных машин. В то же время новая версия не только определяет требования для нового 4 класса эффективности, но также напрямую относится ко всем типам электродвигателей. В частности они включают двигатели с постоянным магнитом.

Высокая энергоэффективность

Одним из примеров последнего поколения энергосберегающих двигателей является двигатель SPRiPM (двигатель Super Premium IPM, произносится как “суприм”) с постоянным магнитом. Данный двигатель предлагается в качестве приводной системы в сочетании с приводом V1000 или A1000 и покрывает необычно широкий диапазон IE4-совместимых применений. Испытания в Коимбрском университете, который предоставлял научную поддержку при создании норм продукции, связанной с энергопотреблением, подтвердили этот факт. В настоящее время, доступно, в общей сложности, восемь различных версий: для мощности на валу двигателя от 0,4 кВт до 15 кВт, для номинальной скорости от 1500 или 3000 оборотов в минуту (об/мин), со стандартной высотой оси от 71 до 112 см и стандартной установкой на лапах или фланцевым соединением (В3/В5). Все модели соответствуют СЕ и IP55.

Это чрезвычайно энергоэффективное нововведение не только выполняет требования соответствующих директив ЕС по высокой производительности (Super Premium Efficiency) за пять лет до того как они станут обязательными, но и превосходят их имея класс IE4+. Экономия энергии настолько значительна, что стоит перейти прямо на двигатели самого высокого класса на сегодняшний день, вместо использования двигателей требуемого класса IE2: дополнительные расходы начальных вложений обычно окупаются приблизительно за два года. После этого, каждый киловатт-час сэкономленной энергии непосредственно сокращает расходы. Даже в сравнении с ранее самым высоким классом IE3, имеются значительные экономические преимущества, как показано в примере: в системе воздушного кондиционирования 100 насосов по 4 кВт каждый, которые работают круглосуточно. Используя двигатели класса IE3 типа IM от компании «YASKAWA» с эффективностью 83,1 процента, эти насосы потребляют около 4 216 600 кВт/ч в год. Двигатель SPRiPM с классом IE4+, с другой стороны, имеет эффективность 92 процента. Это значит, что экономия в данном примере составляет 407 900 кВт/ч. При цене электроэнергии 0,13 Евро за кВт/ч, это привело бы к ежегодной экономии 53 000 евро на плате за электроэнергию.

Компактный дизайн и высокий крутящий момент

В дополнение к высокой энергоэффективности, двигатель SPRiPM имеет чрезвычайно компактную конструкцию для экономии места внутри машин. Сама по себе структура двигателей с постоянным магнитом делает их значительно меньше и легче, чем аналогичные асинхронные двигатели. Благодаря новой разработке, размеры стали гораздо меньше. Каждый новый двигатель до 40 процентов более компактный, чем аналогичный асинхронный двигатель. Они соответствуют каркасу, который меньше на два стандартных размера, что создает возможность для более компактной конструкции машины. К тому же двигатель SPRiPM весит на 50 процентов меньше и его инерция на 60 процентов ниже, чем у аналогичного асинхронного двигателя. Это означает, что пуск и остановка на 60 процентов быстрее. Данный инновационный двигатель также имеет очень высокий крутящий момент, даже в нижнем диапазоне частоты вращения. Двигатель IPM достигает 100 процентов своего номинального крутящего момента сразу при запуске, фактически с первого оборота. Даже при 150 об/мин (5 процентов номинального крутящего момента) крутящий момент может быть 150 процентов.

Приводное устройство IE4 для широкого круга применений Двигатель может быть совмещен с испытанным приводом V1000 компании «YASKAWA» для обеспечения высокого исполнения приводного устройства IE4 со стандартизированной технологией для широкого круга применений. Привод V1000 компании «YASKAWA» предлагает решение такое же надежное, как и эффективное для точного и безопасного управления двигателями с постоянным магнитом. Отсутствует необходимость в обратной связи, что делает это приводное устройство более надежным и доступным. Представленный как самый маленький компактный привод в мире, V1000 занимает очень мало места. Возможно достичь еще более высокой производительности с топовым приводом из серии А1000: в данной конфигурации, привод может определить точное положение двигателя при помощи особого метода управления – без энкодера или датчиков – и точно расположить его. Допускается более 200 крутящих моментов со скоростью 0. Благодаря встроенной функции самонастройки, установка привода А1000 занимает всего три минуты.

Области применения и основные преимущества

Высокий пусковой момент двигателя SPRiPM обеспечивает более быстрое ускорение двигателя для сокращения времени цикла. Однако, в первую очередь, это делает двигатель идеальным для областей применения в которых необходим высокий пусковой момент для освобождения больших грузов, например при пуске шнекового транспортера с густой пластической массой. Другие примеры включают конвейеры, крупные наполнители, экструдеры, компрессоры, гидравлические насосы и другие системы в производстве напитков. Но потенциальные области применения также включают технологию охлаждения и кондиционирования, строительную промышленность, производство, нефтехимию, нефтеперерабатывающие предприятия, сталеобрабатывающую и автомобильную промышленность, медицинскую технологию и строительство испытательных стендов.

Например, экструдеры работают в процессе с продолжительным крутящим моментом. Двигатель разгоняется менее чем за одну секунду и имеет высокий динамический отклик, не требуя редуктора. Для винтовых компрессоров данная модель предлагает сразу и мощный крутящий момент в нижнем диапазоне частоты вращения и очень высокую частоту вращения двигателя до 400 Гц. Для устройств с переменными крутящими моментами, таких как вентиляторы, особая функция «запуск с хода» особенно предпочтительна: в случае перебоя в питании, шкив вентилятора продолжает вращаться. Двигатель SPRiPM и привод V1000 покрывает диапазон числа оборотов вплоть до 10 Гц для обеспечения оптимального перезапуска. Низкий уровень шума особенно заметен в устройствах с вентиляторами, так как лопасти вентиляторов увеличивают любой шум. Конечно же, преимущества экономии энергии также распространяются на указанные области применения. Эти преимущества особенно важны для систем непрерывного производства, таких как компрессоры и конвейеры. В данных устройствах новый двигатель снижает не только затраты за срок службы и эксплуатационные затраты, но также выбросы СО2.

Заключение

Очень компактный двигатель SPRiPM с постоянным магнитом, от компании «YASKAWA», с чрезвычайно низким энергопотреблением и с высоким крутящим моментом, даже при низкой частоте вращения, воплощает возможности следующего поколения энергосберегающих двигателей. Новая модель отвечает высокоэффективным требованиям класса эффективности IE4 как определено в IEC TS 60034-31 за пять лет до того как соответствующая директива ЕС станет обязательной. Уже выгодно использовать данную модель вместо стандартного класса IE2, требуемого в настоящее время.

В первоначальной редакции говорится, что: Класс эффективности IE4 не ограничивается трехфазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором в отличие от классов IE1, IE2 и IE3 IEC 60034-30. Вместо этого, класс IE4 предназначен для использования со всеми типами электродвигателей, особенно с вентильными машинами (как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и другие типы, такие как синхронные двигатели с постоянными магнитами, и т.д.).

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!
Хочешь получить бесплатную консультацию специалиста?