Dołącz do czytelników
Brak wyników

Artykuły

15 lutego 2021

Nowe wymagania w zakresie minimalnego poziomu sprawności silników asynchronicznych

32

Nowe wymagania w zakresie minimalnego poziomu sprawności silników asynchronicznych wprowadzanych na rynek Unii Europejskiej – Rozporządzenie Komisji UE 2019/1781.

Nowe wymagania w zakresie minimalnego poziomu sprawności silników asynchronicznych

Nowe wymagania w zakresie minimalnego poziomu sprawności silników asynchronicznych wprowadzanych na rynek Unii Europejskiej – Rozporządzenie Komisji UE 2019/1781

POLECAMY

Rozwój szeroko pojętego przemysłu nie może odbywać się kosztem środowiska naturalnego. Liczne ograniczenia dotyczące emisji szkodliwych gazów, będących skutkiem ubocznym procesów wytwarzania energii (np. z węgla) są bodźcem do poszukiwania nowych źródeł energii (m.in. źródła odnawialne) oraz ulepszania aktualnie istniejących urządzeń i procesów przemysłowych w celu ograniczenia zużycia produkowanej energii. Dodatkowym czynnikiem determinującym ww. działania jest znaczący wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną w stosunku do możliwości wytwórczych.

Około 50% energii elektrycznej wyprodukowanej w Polsce wykorzystywane jest przez układy napędowe z silnikami elektrycznymi. Z tego względu zastosowanie energooszczędnych układów napędowych z silnikami elektrycznymi o wysokiej sprawności może przynieść znaczące efekty w ograniczaniu ww. negatywnych skutków rozwoju naszego kraju przy jednoczesnym zapewnieniu wymiernych oszczędności dla użytkownika. 

Klasy sprawności silników

Podstawową wielkością określającą przewidywane oszczędności wynikające z zastosowania silnika energooszczędnego jest jego sprawność, która powiązana jest z klasą sprawności (rys. 1).

Na terenie Unii Europejskiej podział silników elektrycznych pod kątem sprawności odbywa się przy wykorzystaniu klasyfikacji IE (International Efficiency) wg normy EN 60034-30-1:2014:

Rys. 1. Zależność pomiędzy sprawnością silników a klasami sprawności IE.

Przyporządkowanie silnika do danej klasy sprawności następuje przez porównanie sprawności silnika wyznaczonej według ustalonej metody pomiaru (wg normy EN 60034-2-1:2007) z wymaganiami minimalnej sprawności dla danej klasy sprawności IE (rys. 2). 

Rys. 2. Przykładowe wymagania sprawności dla poszczególnych klas sprawności silników czterobiegunowych 2p=4 (sprawność wyznaczona wg normy EN 60034-2-1:2007).

Należy podkreślić, że norma EN 60034-30-1:2014, określająca klasy sprawności silników (IE) i powiązane z nimi minimalne wartości sprawności, jak wszystkie inne normy jest dokumentem do dobrowolnego stosowania – wymagania prawne (obligatoryjne) w zakresie minimalnego poziomu sprawności silników wprowadzanych na rynek UE określone są w Dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady oraz powiązanych z nią Rozporządzeniach.

Nowe rozporządzenie KE

W październiku 2019 roku Komisja Europejska opublikowała nowe Rozporządzenie 2019/1781 (uchylające dotychczasowe Rozporządzenia 640/2009 i 4/2014) dotyczące minimalnych sprawności silników elektrycznych oraz przemienników częstotliwości wprowadzanych na rynek UE. Przedmiotowe Rozporządzenie związane z Dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE, określa nie tylko minimalne wartości sprawności i skojarzone z nimi klasy sprawności (zbieżne z klasami sprawności IE zdefiniowanymi w normie EN 60034-30-1:2014), ale również definiuje cechy silników, które podlegają pod to Rozporządzenie (istnieją pewne wykluczenia) – patrz tabela 1.

Tabela 1.

Nowe Rozporządzenie UE 2019/1781 dotyczące minimalnej sprawności silników elektrycznych - zakres obowiązywania

Rodzaje silników

  • ogólnego przeznaczenia
  • z przekładnią
  • wyposażone w zewnętrzny hamulec
  • przeciwwybuchowe

Napięcie znamionowe

50V ÷ 1000V

Częstotliwość znamionowa

50Hz, 60Hz lub 50Hz/60Hz

Zakres mocy

0,12kW ÷ 1000kW

Rodzaj pracy

S1, S3≥80 %, S6≥80 %

Liczba biegunów

2p=2, 4, 6, 8

Klasy sprawności

  • IE2 (wysoka)
  • IE3 (premium)
  • IE4 (super premium)

Temperatura otoczenia

-30°C ÷ +60°C

Temperatura wody chłodzącej

(dla silników o chłodzeniu wodnym)

0°C ÷ +32°C

Wysokość zainstalowania

do 4000 m n.p.m.

Silniki wyłączone z nowego Rozporządzenia

  • wielobiegowe, pierścieniowe i z mechanicznymi komutatorami
  • stanowiące integralną część produktu/urządzenia pod warunkiem, że sprawność silnika nie może być wyznaczona po wymontowaniu silnika z produktu/urządzenia
  • z zabudowanym przemiennikiem częstotliwości pod warunkiem, że sprawność silnika nie może być wyznaczona z pominięciem przemiennika częstotliwości
  • z zabudowanym hamulcem pod warunkiem, że hamulec stanowi integralną część konstrukcji silnika (jeżeli hamulec nie może być zdemontowany z silnika na czas badania jego sprawności)
  • zatapialne (zaprojektowane i przeznaczone do pracy przy pełnym zanurzeniu w cieczy)
  • spełniające szczególne warunki dotyczące bezpieczeństwa obiektów jądrowych zdefiniowane w art. 3 dyrektywy Rady 2009/71/EURATOM
  • przeciwwybuchowe zaprojektowane i certyfikowane na potrzeby przemysłu górniczego
  • w urządzeniach bezprzewodowych lub zasilanych za pomocą akumulatorów oraz w przenośnych urządzeniach sterowanych ręcznie, przenoszonych podczas działania
  • w urządzeniach przystosowanych do obsługi ręcznej, których ciężar podczas działania jest podtrzymywany ręką
  • w pełni zabudowane  niewentylowane
  • wprowadzone do obrotu przed dniem 2029-07-01 jako zamienniki identycznych silników stanowiących nieodłączną część produktów wprowadzonych do obrotu przed dniem 2022-07-01, wprowadzane do obrotu specjalnie w tym celu
  • zaprojektowane specjalnie na potrzeby elektrycznych pojazdów trakcyjnych

 

 Nowe Rozporządzenie Komisji Europejskiej 2019/1781 wprowadza szereg zmian i nowych wyzwań przed producentami silników elektrycznych oraz ich użytkownikami. Najważniejsze z nich to wymaganie sprawności w klasie IE3 dla silników przeciwwybuchowych (z wyłączeniem silników przeznaczonych dla przemysłu górniczego), określenie minimalnej klasy sprawności IE4 dla silników o mocy od 75kW do 200kW oraz wprowadzenie poziomu IE3 również dla silników zasilanych z przemienników częstotliwości (wykluczenie możliwości wprowadzania na rynek silników w klasie sprawności IE2 do zasilania z przemienników częstotliwości) – szczegóły wymagań wraz z datami obowiązywania podano w tabeli 2.

Tabela 2. Harmonogram wdrożenia nowych wymogów w zakresie sprawności silników.

Typ silnika

Wymagana klasa sprawności

Silniki ogólnego przeznaczenia

Silniki przeciwwybuchowe z wyłączeniem silników

dla przemysłu górniczego

Budowy wzmocnionej

(Ex eb)

Pozostałe

3-fazowy

IE2

2p = 2, 4, 6, 8

&

0,12kW ÷ <0,75kW

2p = 2, 4, 6, 8

&

0,12kW ÷ 1000kW

nie dotyczy

od 2021-07-01

od 2023-07-01

IE3

2p = 2, 4, 6, 8

&

0,75kW ÷ 1000kW

nie dotyczy

2p = 2, 4, 6, 8

&

0,75kW ÷ 1000kW

od 2021-07-01

od 2021-07-01

IE4

2p = 2, 4, 6

&

75kW ÷ 200kW

nie dotyczy

nie dotyczy

od 2023-07-01

1-fazowy

IE2

≥0,12kW

od 2023-07-01


Przedmiotowe Rozporządzenie UE 2019/1781 w zakresie minimalnego poziomu sprawności definiuje również wymagania dla Państw członkowskich odnośnie weryfikacji efektywności energetycznej silników dostępnych na rynku oraz wytyczne dla producentów w kwestii dokumentacji technicznej dołączanej do silników.

Pełny tekst przedmiotowej Regulacji dostępny jest na stronie Komisji Europejskiej (http://data.europa.eu/eli/reg/2019/1781/oj).

Na podstawie analiz przeprowadzonych przez Komisję Europejską, szacuje się, że przedmiotowe nowe wymagania w zakresie sprawności silników (określone w nowym Rozporządzeniu) przyczynią się do ograniczenia rocznego zużycia energii elektrycznej o około 10TWh oraz do zmniejszenia rocznej emisji gazów cieplarnianych o 3Mt ekwiwalentu dwutlenku węgla  do roku 2030. 


Autor: mgr inż. Adam Owczarzy
CELMA INDUKTA S.A. - Dział Rozwoju


źródło: CANTONI MOTOR S.A.

https://www.cantonigroup.com/pl/page/aktualnosci/details/2/258
  

 

Przypisy