TLL Media | Инженеринг ревю | IndustryInfoBG | South-East European INDUSTRIAL Market | Български Технически Каталог | Енерджи Инфо БГ | ТД ИНСТАЛАЦИИ | Екология & Инфраструктура
 
 
 
TLL Media Българското специализирано техническо списание за енергетика
НАЧАЛО     ENGLISH
Търси
TLL Media
TLL Media
ИздателствотоЗа изданиетоАрхивАбонамент РекламаКонтактиПредстоящо
TLL Media
 

ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКА

Енерджи ревю » Сп. Енерджи ревю - брой 3, 2017, юни
Енергийно ефективни електродвигатели

Oт 1995 г. ефективните двигатели имат все по-сериозно присъствие на световните пазари, което е съпътствано от много международни стандарти, класифициращи моторите в категории IE1 до IE4 в зависимост от енергийната им ефективност. Тези стандарти имат широко приложение и формират една общоприета техническа платформа, на която се базират държавните стандарти, имащи за цел производството на все по-ефективни двигатели.

Те създават основата на стандартите за минимална енергийна ефективност (MEPS), които се използват в най-напредналите икономики и много развиващи се страни, позволяващи сравняването на продуктите на база на техните работни характеристики. Тези стандарти предоставят модел за това как международната стандартизация може да повлияе продуктовите политики, които да отчитат спецификите за всяка държава, но и да са достатъчно ориентирани към световните пазари.

Очаква се пазарът за двигатели да се разрасне с по 2,5% на година до 2019-а, като главна заслуга за това ще има растежът в развиващите се държави, което ще даде възможност за въвеждане на продукти с по-висока ефективност. Дори и в растящите пазари обаче ефектът от продажбите на нови двигатели върху цялостната ефективност е постепенен заради експлоатационния срок на продуктите. Някои икономики обмислят приемането на мерки, които да насърчават MEPS, способствайки за изваждането от употреба на неефективните двигатели.

Наличието на развиващи се технологии за двигатели, като електродвигателите с постоянни магнити (РМ) и вентилните реактивни двигатели (SR), предлага по-висока ефективност. Тези продукти обаче към момента имат малък пазарен дял. Най-голямата възможност за увеличаване на енергоспестяването се крие в подобряването на ефективността на системите, задвижвани с двигатели. Те включват комбинация от компоненти като двигатели, честотни регулатори, механични компоненти (предавки, спирачки, съединители) и принадлежности (като например помпи, вентилатори и компресори).

Енергийно ефективни асинхронни електродвигатели
През последните няколко десетилетия енергийната ефективност на електромоторите е от огромна важност и за производителите, и за крайните потребители. Част от усилията са насочени към разработването на нови начини за увеличаване енергийната ефективност на трифазните асинхронни двигатели. Налице са и други технологични решения, които могат да доведат до още по-високи нива на ефективност.

Най-ефективните асинхронни двигатели на световния пазар в днешни дни имат нива на ефективност над минималните изисквания за клас IE3. Това представлява намаляване на загубите с около 15% в сравнение с високоефективните асинхронни двигатели (IE2), налични на европейския пазар.

Високоефективните електродвигатели обикновено са конструирани с високомагнитни материали, по-големи магнитни вериги с по-тънка облицовка, по-голямо медно/алуминиево сечение на намотките на статора и ротора, по-малки толеранси, по-добър контрол на качеството и оптимизиран дизайн. Така тези двигатели имат по-малки загуби и са по-ефективни. Поради по-малките загуби работната температура може да е по-ниска, което води до по-добра надеждност.

Двигатели с постоянни магнити
Двигателите с постоянни магнити са доста по-ефективни от асинхронните, тъй като те нямат вторични намотки на роторите си и поради синхронната работа почти изцяло елиминират електрическите и магнитни загуби на ротора. При малките мощности и в приложения, изискващи регулиране на оборотите, двигателите с постоянни магнити могат да подобрят ефективността с 10-15% в сравнение с асинхронните двигатели. Също така те са много по-ефективни от колекторните DC двигатели, тъй като елиминират загубите по веригата на възбуждане.

Двигателите с постоянни магнити имат голям потенциал по отношение на ценова ефективност и добиват все по-голяма значимост на пазарите, като се използват във висококачествени приложения за управление на движението, при някои видове вентилатори с променливи честоти, както и в някои високоефективни електроуреди (като напр. климатици).

Благодарение на иновативната геометрична форма на ротора и статора на двигателя някои производители използват много по-евтини феритни магнити за постигане нива на ефективност, които обикновено са характерни за много по-скъпи двигатели с постоянни магнити, базирани на редкоземни елементи.

Двигател с постоянни магнити с пуск с линейно напрежение
Друга високоефективна технология, въведена наскоро на пазара от някои производители, е двигателят с постоянни магнити с пуск с линейно напрежение. Както показва името, двигателят не се нуждае от електронен контролер, а стартира посредством директна връзка към захранващата мрежа.

Тези двигатели имат постоянни магнити, намиращи се в накъсо съединения (кафезен) ротор на двигателя, даващи възможност за старт посредством директен контакт с АС източника, избягвайки по този начин използването на честотен регулатор и запазвайки висока ефективност при синхронна работа. За постигане на много високи нива на ефективност (IE4 – Super Premium) като постоянни магнити се използват много силни неодимови NeFeB магнити.

Тъй като двигателят работи като синхронна машина, индуцираните в ротора напрежения са много по-малки от тези в асинхронна машина, а джауловите загуби при ротора са значително намалени. Също така е възможно да се постигне фактор на мощността единица и да се редуцират напреженията в статора и съответните загуби.

Едно от най-големите предимства на тези “хибридни” двигатели е взаимозаменяемостта им с асинхронни двигатели. Техният дизайн им позволява да поддържат същото ниво на производителност като на стандартните индукционни двигатели, макар че имат много висока ефективност и за тях не се изисква електронно управление на движението, тъй като те могат да стартират от състояние на покой, с фиксирани честоти.

Вентилни реактивни двигатели
Вентилните реактивни двигатели са много просто устроени, здрави и надеждни. Те имат статор с ясно изразени полюси, с концентрирани намотки и ротор с ясно изразени полюси без проводници или постоянни магнити. Около всеки полюс на статора е навита бобина, която е свързана (обикновено серийно) с бобината на диаметрално противоположния статорен полюс, за формиране на фазова намотка.

Статорът има ламинирана желязна конструкция с прости бобини. Липсата на застъпващи се фази значително намалява риска от междуфазни окъсявания. Компактните и малки разстояния на конзолния монтаж позволява ефективно използване на активната зона на бобината (по-ниски разходи за мед).

Работата им е основана на принципа, че роторът с ясно изразени полюси ще се движи до позиция на минимално съпротивление на потока в магнитна верига. Тъй като индуктивността е обратнопропорционална на съпротивлението, индуктивността на фазовата намотка е максимална тогава, когато роторът е в ориентирана позиция, и минимална, когато роторът е в неориентирана позиция. Така захранването на фазата ще накара ротора да заеме ориентирана позиция спрямо полюсите на статора, за да се намали до минимум съпротивлението.

За разлика от индукционните двигатели, вентилните реактивни двигатели изискват преобразувателна верига, контролираща фазовите напрежения за постигане на непрекъснато движение и въртящ момент. Обратното захранване от ротора се използва оптимално за захранване на фазата. Скоростта може да се променя със смяна на честотата на фазовите напрежения, запазвайки синхронизацията с позицията на ротора.

Различният въртящ момент води до пулсации и поява на акустичен шум.
Вентилните реактивни двигатели обикновено имат ефективност над 90%, включително всички загуби на двигателя и контролера, и запазват ефективността си при големи натоварвания и скорости.

Тенденции при ефективността на електродвигателите до 2019 г.
Бъдещите пазарни прогнози силно зависят от скоростта на заместване на старите двигатели, която е пряко свързана със средния експлоатационен живот. Разширяването на пазара за двигатели също има значение, като индикации за това дават увеличеният ръст в промишленото производство и свързаното с това закупуване на нова механизация в резултат от икономическия растеж.

Експлоатационният живот на двигателите се изчислява средно на 10-20 години, но швейцарски проучвания сочат, че голям брой двигатели, някои от които са на до 60 години, все още са в употреба. Ако това проучване се окаже валидно и за други пазари, това предполага едно по-бавно развитие на пазарите от предвижданото, което от своя страна означава, че ще отнеме повече време генерално да се повиши ефективността на моторите.

В индустриализирания свят (Европа, САЩ, Канада, Япония, Австралия) 4E-EMSA определя средния експлоатационен срок на двигателя от порядъка на 20-30 години. Нивото на ефективност се очаква да е в рамките на клас IE1. Средната ефективност на продажбите се очаква да е в рамките на клас IE2 в страни, различни от тези, в които се използват MEPS, които вече са на ниво IE3. В богатите държави с развита промишленост ръстът на икономическия растеж до 2019 г. може да е от порядъка на 1 до 2% годишно. В тези икономики пазарният фокус вероятно ще бъде насочен към поддръжката и подмяната на механизация.

В развиващите се държави средната възраст на двигателите е изчислена на 10-15 години при средно ниво на ефективност, съответстващо на 15% по-високи загуби от IE1. Нивата на ефективност по отношение на новите продажби на тези пазари се определят в рамките на IE1. При бързо развиващите се икономики обаче икономическият растеж може да е около 4 до 6% годишно, макар и неравномерно разпределен. В тях пазарният фокус е насочен към развитието на нови предприятия за нуждите на разрастващите се промишлени отрасли.

Дори при по-бързо растящите икономики новите продажби на ефективни двигатели не оказват очаквания ефект върху цялостната ефективност на двигателите в глобален план. Това показва, че най-полезни биха били политиките за насърчаване закупуването на ефективни двигатели и изваждането от употреба и рециклирането на старите двигатели преди края на експлоатационната им давност.

Най-скорошното проучване на световния пазар на двигатели и прогнозите показват, че броят на нисковолтовите двигатели, продадени между 2014 и 2019 г. ще се увеличава с 11% годишно. Този растеж ще се обуславя главно от увеличените продажби в Азия и другите страни от БРИКС (Бразилия, Русия, Индия, Китай, Южна Африка). Предвижда се голямо пренасочване от стандартна ефективност клас IE1 към висока ефективност клас IE2, както и към премиум клас IE3. До 2019 г. двигателите с ефективност IE4 ще заемат 1,5% дял от глобалния пазар.



Етикети:   електродвигатели   енергийна ефективност   двигатели с постоянни магнити   индукционни двигатели  

« Назад
IFP
BPVA
Екология и Инфраструктура
 
TLL Media
WebDesignBG            © 2017 TLL Media        Начало   |   Права за ползване   |   XML    
TLL Media
TLL Media