4345 nl - 2010.05 / f
NIEUWE RENDEMENTSNORMEN EN -RICHTLIJNEN VAN TOEPASSING OP DRIEFASIGE KOOIANKERMOTOREN
VOORWOORD
Diverse normen of reglementeringen worden momenteel gebruikt om het rendement van elektromotoren te definiëren (NEMA, EPAct, NRCan, CEMEP, COPANT, AS/NZS, enz.), en andere zijn in voorbereiding. Het wordt dus steeds moeilijker voor de fabrikanten om motoren voor een globale markt te ontwikkelen en voor de gebruikers om de verschillen en gelijkenissen tussen de normen in de verschillende landen te begrijpen. De norm IEC 60034-30 definieert het principe dat toegepast moet worden en zorgt voor een globale harmonisering van de rendementsklassen voor elektromotoren over de hele wereld. De richtlijn 2005/32/EC (6 juli 2005) van het Europees Parlement heeft een kader tot stand gebracht voor het vaststellen van eisen inzake ecologisch ontwerp voor “energieverbruikende producten”. Deze producten worden gegroepeerd in loten. Motoren vallen onder lot 11 van het programma Ecodesign, evenals pompen, ventilatoren en circulatiepompen. De Europese richtlijn EuP - lot 11 werd goedgekeurd in juli 2009. Ze is gebaseerd op de norm IEC 60034-30 en definieert de rendementsklassen, waarvan het gebruik in de toekomst verplicht zal zijn. Ze specificeert de te bereiken rendementsniveaus voor machines die op de Europese markt verkocht worden en geeft de termijnen voor hun implementering aan. 2
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
INHOUD
■ Nieuwe norm voor de bepaling van het rendement van elektromotoren: IEC 60034-2-1 (september 2007) ............ 5 ■ Nieuwe norm voor de classificatie van het rendement van elektromotoren: IEC 60034-30 (september 2008) . ............. 6 ■ Europese richtlijn EuP (zomer 2009) .................................. 8 ■ Belangrijkste normen over de hele wereld en betrokken series . ................................................................................. 9 ■ Frequent gestelde vragen................................................. 10 ■ Samenvattende tabel van het toepassingsgebied van de norm IEC en de richtlijn ..................................................... 12 ■ Samenvattende tabel van de series van Leroy-Somer die door de norm IEC en de richtlijn beïnvloed worden .... 13 ■ Tabellen van de nominale rendementswaarden . .............. 14 ■ Besluit ............................................................................... 16
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
3
4
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
■ Nieuwe norm voor de bepaling van het rendement van elektromotoren: IEC 60034-2-1 (september 2007) BESTAANDE NORM IEC 60034-2 van 1972, nog steeds in gebruik, van toepassing tot november 2010 • Directe methode1 voor alle eenfasige en driefasige motoren - vast percentage voor supplementaire verliezen = 0,5 % Pab NIEUWE NORM IEC 60034-2-1 van september 2007 in algemeen gebruik sinds 2009 • EENFASIG en DRIEFASIG ≤ 1 kW - verkozen methode2 = directe methode • DRIEFASIG > 1 kW - verkozen methode2 = methode die de verliezen optelt bij de totale gemeten supplementaire verliezen Commentaar: • De nieuwe norm voor de bepaling van het rendement wordt weinig gebruikt op de Europese markt. Ze zal meer gebruikt worden in 2009. Ze lijkt veel op de methode IEEE 112-B, die in Noord-Amerika gebruikt wordt. • Omdat de meetnorm verschillend is, zal voor dezelfde motor de nominale waarde verschillen (meestal lager) van de norm IEC 60034-2-1. Voorbeeld van een 22 kW 4P LSES motor: - volgens IEC 60034-2 = 92,6 % - volgens IEC 60034-2-1 = 92,3 % Methode waarbij het ingangsvermogen van de machine in kW bepaald wordt door het koppel op de as en de snelheid te meten. Het uitgangsvermogen in kW wordt tijdens dezelfde proef gemeten.
1
Aangezien verschillende methoden voorgesteld worden, worden omwille van de eenvoud motoren met ashoogte 56-63-71 gemeten met de directe methode en grotere ashoogten met de methode waarbij de verliezen opgeteld worden.
2
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
5
■ Nieuwe norm voor de classificatie van het rendement van elektromotoren: IEC 60034-30 (september 2008) Heeft betrekking op: inductiemotoren, driefasige kooiankermotoren, motoren met één snelheid (deze norm is niet van toepassing op magneetmotoren). • Un ≤ 1000 V • Pn van 0,75 tot 375 kW • 2, 4 en 6 polen • Werking S1 of S3 met ID ≥ 80 % • Frequentie 50 en 60 Hz • Verbonden door een netwerk • Alle types bevestiging, asuitbreiding, accessoires • Alle IP1x tot 6x en IC0x tot 4x Heeft geen betrekking op: • Motoren die specifiek ontwikkeld werden voor variabele snelheid volgens IEC 60034-25. • Motoren die volledig geïntegreerd zijn in een machine en die niet afzonderlijk beproefd kunnen worden (zoals rotor/stator). Drie rendementsklassen: • IE1 = STANDAARD rendementsniveau • IE2 = HOOG rendementsniveau • IE3 = PREMIUM rendementsniveau Kenmerken
Beschrijving
Definitie
IE1
Standaard
vergelijkbaar met eff2
IE2
Hoog
vergelijkbaar met eff1 en EPAct’92
IE3
Premium
vergelijkbaar met EPAct’05
IE4
Super premium
in ontwerpfase
Deze norm definieert enkel de rendementsklassen en hun voorwaarden. Het is dan aan elk land om de rendementsklassen en het exacte toepassingsgebied te definiëren. 6
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
Commentaar: Een vierde klasse is momenteel in voorbereiding: IE4 = SUPER PREMIUM rendement De technische specificatie IEC 60034-31 zal de rendementsniveaus bepalen voor motoren gebruikt in toepassingen met variabele snelheid. De nominale waarden zullen enkel van toepassing zijn op motoren. De rendementswaarde zal bepaald worden voor een koppel in een bepaald snelheidsbereik. Na goedkeuring zal de norm IEC 60034-30 geïntegreerd worden, die zal uitgebreid worden tot synchrone motoren met permanente magneet (Dyneo). De waarden die in de norm opgegeven worden om de rendementsklasse te definiëren, zijn minimumwaarden. Er is geen tolerantie op deze waarden. De methode voor de bepaling van het rendement van een motor-aandrijving (motor + aandrijving) zal in de toekomstige norm IEC 60034-2-3 opgenomen zijn.
*
* zie opmerking onderaan pagina 10
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
7
■ Europese Richtlijn EuP (zomer 2009) Heeft betrekking op: motoren gedefinieerd in de norm IEC 60034-30. Verplichting om hoogrendementsmotoren uit te brengen: Klasse IE 2 vanaf 16 juni 2011. Klasse IE 31 vanaf 1 januari 2015 voor de vermogensklassen van 7,5 tot 375 kW. Klasse IE 31 vanaf 1 januari 2017 voor de vermogensklassen van 0,75 tot 375 kW. De Europese Commissie is momenteel de minimum rendementswaarden voor aandrijvingen aan het definiëren. In de tweede helft van 2009 zal Leroy-Somer starten met het aanbrengen van typeplaatjes op motoren van 1,1 tot 90 kW in de 2- en 4-polige series LS en LSES in overeenstemming met IEC 60034-30. De series FLS/FLES zullen de volgende in de rij zijn. Andere vermogensklassen in de series LS en FLS zullen in aanmerking genomen worden vanaf begin 2010, en de 6-polige series vanaf 2011. Vanaf januari 2011 zullen de nieuwe series hoogrendementsmotoren geleidelijk aan op de markt geïntroduceerd worden (IE2, dan IE3). Heeft geen betrekking op de volgende motoren: - Motoren die ontworpen zijn voor werking bij volledige onderdompeling in een vloeistof. - Motoren die volledig geïntegreerd zijn in een ander product (rotor/ stator). - Motoren met andere service dan S1 - Motoren die ontworpen zijn voor werking bij: • hoogte > 1000 m • omgevingstemperatuur > 40 °C • maximum bedrijfstemperatuur > 400 °C • omgevingstemperatuur < -15 °C of < 0 °C voor luchtgekoelde motoren • temperatuur van het koelwater aan de ingang van het product < 5 °C or > 25 °C. - Veiligheidsmotoren volgens richtlijn ATEX 94/9/EC. - Remmotoren. - Motoren aan boord (weg, spoorweg, water) 1
8
or IE2 motor + drive Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
NBR 5383-1 deel 1
Brazilië
MKE
ja ja ja ja ja ja
1 juli 2008 1 januari 2010 EPAct 1 januari 1997 NEMA Premium 1 januari 2011 EPAct 1 januari 1997 NEMA Premium 1 januari 2011
Minimum Efficiency Performance Standards European Committee of Manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics Energy using Product Energy Policy Act Natural Resources Canada Ministry of Knowledge Economy Institute of Electrical and Electronics Engineers International Electrotechnical Commission Canadian Standards Association
NOM 016 ENER 1977 NOM 016 ENER 2002
Mexico
MEPS CEMEP EuP EPAct NRCan MKE IEEE IEC CSA
KS C IEC 61972 IEC 60034-2-1
ja
*IE3 of IE2 + aandrijving IE 1 = standaard rendement IE 2 = hoog rendement IE 3 = premium rendement
2, 4 & 6P 45 tot 200 kW IP55 en IP23 2, 4 & 6P 0,75 tot 200 kW IP55 en IP23 2, 4, 6 & 8P 0,75 tot 400 kW IP55 en 23 2, 4, 6 & 8P 0,75 tot 350 kW IP55 en 23 2, 4, 6 & 8P 0,75 tot 400 kW IP55 en 23 2, 4, 6 & 8P 0,75 tot 350 kW IP55 en 23
2, 4, 6 & 8P 0,75 tot 185 kW
DATUM VERPLICHT BETROKKEN SERIES 1 januari 2008 neen 2 & 4P 1,1 tot 90 kW IP55 16 juni 2011 2, 4 & 6P 0,75 tot 375 kW IP55 en IP23 1 januari 2015 ja 2, 4 & 6P 7,5 tot 375 kW IP55 en IP23 1 januari 2017 2, 4 & 6P 0,75 tot 375 kW IP55 en IP23 1 januari 2006 ja 2 & 4P 1,1 tot 90 kW IP55 1 januari 1997 ja 2, 4, 6 & 8P 0,75 tot 400 kW IP55 en 23 1 januari 2011 ja 2, 4, 6 & 8P 0,75 tot 350 kW IP55 en 23 1 januari 1997 ja 2, 4, 6 & 8P 0,75 tot 150 kW IP55 en 23 1 januari 2011 ja 2, 4, 6 & 8P 0,75 tot 375 kW IP55 en 23 1 oktober 2008 neen 2, 4 & 6P 0,55 tot 315 kW IP55 1 juli 2011 ja 2, 4 & 6P 0,55 tot 315 kW IP55 1 oktober 2008 neen 2, 4 & 6P 4 tot 315 kW IP55 1 april 2006
LABEL EFF 2/1 IE2 IEC 60034-2-1/IEC 60034-30 EuP IE3 IE3 IEC 60034-2 EFF1 EPAct’92 EPAct IEEE 112- B EPAct’05 NEMA Premium EPAct CAN/CSA-C390-93 NRCan NEMA Premium Klasse 3 GB/T Klasse 2 GB 18613-2005 1032 Klasse 1 AS NZS 1359.5-2000 Methode A (IEEE112-B) MEPS Methode B (IEC 60034-2)
NORM of REGLEMENTERING NAAM IEC 60034-2 CEMEP
Korea
Nieuw-Zeeland
Australië
China
Canada
VS
Israël
Europa
LAND/ZONE
Eff1 of IE2 Eff1 of IE2 Eff1 of IE2 IE3 Eff1 of IE2 IE3
Eff1 of IE2
Eff1 of IE2
PRODUCT Eff2 of Eff1 IE2 IE2 + IE3* IE3* Eff1 of IE2 Eff1 of IE2 IE3 Eff1 of IE2 IE3 IE1 IE2 IE3
■ Belangrijkste normen over de hele wereld en betrokken series
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
9
■ FREQUENT GESTELDE VRAGEN Zullen de typeplaatjes van de motoren gewijzigd worden? De norm voor de bepaling van het rendement vergt geen wijziging van het typeplaatje. De toepassing van de norm IEC 60034-30 houdt echter enkele wijzigingen in. De twee belangrijkste zijn de rendementswaarde en de overeenkomstige rendementsklasse (IE1, IE2, IE3) die op het typeplaatje aangegeven moeten worden. De richtlijn vereist ook dat het fabricagejaar op het typeplaatje weergegeven wordt (in volledige tekst of als een code). Vanaf februari 2010 zal het label “Eff” geleidelijk van onze plaatjes verdwijnen. In plaats daarvan zullen we het “IE”-label algemeen invoeren.
Zal er een speciaal "eff1" logo bestaan? Noch de norm noch de richtlijn zullen een speciaal logo hebben. De rendementsklassen zullen echter duidelijk gespecificeerd zijn op de typeplaatjes van de betrokken motoren.
Vanaf 16 juni 2011 zullen de fabrikanten motoren van klasse IE2 in Europa moeten aanbieden. Zullen we daar klaar voor zijn? Vanaf nu kunnen we motoren van klasse IE2 IP55 van 0,75 tot 375 kW leveren, zowel 2- als 4-polige versies. Dit zijn LSES/FLSES motoren ontwikkeld voor de “eff1” CEMEP-overeenkomst en voor bepaalde complementaire markten zoals “ECA” in Engeland. 6P IP55 motoren en ook 2 en 4P IP23 motoren zijn al in voorbereiding, om te kunnen beantwoorden aan de vastgestelde termijnen.
* vanaf 10 februari 2010 mogen nieuwe motoren niet langer worden verkocht onder de merknaam EFF (EFF1 – EFFf2 – EFF3).
10
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
■ FREQUENT GESTELDE VRAGEN Worden de ATEX-motoren beïnvloed? Ja, door de norm IEC. Niet door de richtlijn.
Worden de motoren voor afzuiging van rookgassen beïnvloed? Ja, door de norm IEC, met enig voorbehoud. Ja, door de richtlijn voor de temperatuur voor de afzuiging van rookgassen ≤ 400 °C.
Welke diensten houden hiermee verband? We zullen zorgen voor diensten die beantwoorden aan de nieuwe “normen”, namelijk GA/RAC/SCO.
Kunnen motoren die onder IEC 60034-30 vallen, gebruikt worden voor toepassingen met variabele snelheid? Ja, maar voor deze toepassing wordt aangenomen dat het nominaal rendement niet van toepassing is, omdat de door de aandrijving gevormde spannings- en stroomgolven niet sinusoïdaal zijn. De stroomvoorziening via een aandrijving resulteert daarom in supplementaire verliezen in de motor. Volgens de specificatie 6003417 worden deze geschat op 20 % van de totale verliezen. Deze verliezen hebben een rechtstreekse impact op het “weergegeven” rendement van de motor. Motoren met magneten zijn niet beïnvloed door de bestaande norm en richtlijn.
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
11
■ Samenvattende tabel van het toepassingsgebied van de norm IEC en de richtlijn
Categorieën 2, 4, 6 P std motoren 0,75….375 kW S1 IP1x, tot 6x Motoren die volledig geïntegreerd zijn en die niet afzonderlijk beproefd kunnen worden ATEX, remmotoren 2,4, 6 P 0,75….375 kW S1 IP4x, 5x, 6x Std motoren + accessoires (tandwielkast, FV, encoder, enz.) Hogetemperatuurmotoren voor afzuiging van rookgassen ≤ 400 °C Motoren in korte werking S2, of intermitterende werking S3, S4, S… Andere speciale motoren voor aandrijvingen (PM, meerdere snelheden, enz.) Motoren voor ingebouwde koelfunctie Motors for gearboxes (MI or MU) 12
Beïnvloed door IEC 60034-30
Beïnvloed door EuP
ja
ja
neen
neen
ja (metingen uitgevoerd zonder accessoire)
neen
ja
ja
(metingen uitgevoerd zonder accessoire)
(metingen uitgevoerd zonder accessoire)
ja
ja
neen
neen
neen
neen
ja
neen
ja
ja
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
■ Samenvattende tabel van de series van Leroy-Somer die door de norm IEC en de richlijn beïnvloed worden
Categorieën (F)LS 2, 4 en 6P (F)LS 8P en hoger (F)LS meerdere snelheden (F)LSES (F)LSMV PLS FLSB en PB CPLS (F)LSE 2, 4 en 6P (F)LSN 2, 4 en 6P FLSD (F)LSHT 2, 4 en 6P (F)LSHT 8P en hoger (F)LSHT meerdere snelheden (F)LS 85°, 135°, 150° LSMO Motor + Varmeca optie Rotor/Stator Remmotoren LSRPM HPM LSK
Beïnvloed door IEC 60034-30
Beïnvloed door EuP
ja neen neen ja ja ja neen neen ja ja ja ja neen neen neen ja ja neen ja neen neen neen
ja neen neen ja ja ja neen neen neen neen neen ja neen neen neen ja ja neen neen neen neen neen
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
13
14
87,6
84,7
86,0
5,5
7,5
92,7
93,0
90,7
91,2
91,7
92,1
92,7
30
37
45
55
75
93,5
93,8
93,5
93,8
94,0
132
160
200 tot 375
94,0
93,3
93,0
93,3
90
110
92,1
91,7
91,2
90,7
89,9
89,3
89,3
89,9
22
88,7
84,7
83,1
81,5
79,7
77,2
18,5
87,6
83,1
4
88,7
81,5
3
11
79,7
2,2
15
86,0
77,2
1,5
75,0
75,0
1,1
72,1
4 polen
72,1
2 polen
0,75
kW
94,0
93,8
93,5
93,3
92,9
92,6
91,9
91,4
90,8
90,2
89,2
88,6
87,7
86,4
84,7
83,1
81,4
79,7
77,7
75,2
72,9
70,0
6 polen
IE-1 “STANDAARD” rendementsniveau
50 Hz
95,0
94,8
94,6
94,3
94,1
93,8
93,2
92,9
92,5
92,0
91,3
90,9
90,3
89,4
88,1
87,0
85,8
84,6
83,2
81,3
79,6
77,4
2 polen
95,1
94,9
94,7
94,5
94,2
94,0
93,5
93,1
92,7
92,3
91,6
91,2
90,6
89,8
88,7
87,7
86,6
85,5
84,3
82,8
81,4
79,6
4 polen
95,0
94,8
94,6
94,3
94,0
93,7
93,1
92,7
92,2
91,7
90,9
90,4
89,7
88,7
87,2
86,0
84,6
83,3
81,8
79,8
78,1
75,9
6 polen
IE-2 “HOOG” rendementsniveau
95,8
95,6
95,4
95,2
95,0
94,7
94,3
94,0
93,7
93,3
92,7
92,4
91,9
91,2
90,1
89,2
88,1
87,1
85,9
84,2
82,7
80,7
2 polen
96,0
95,8
95,6
95,4
95,2
95,0
94,6
94,2
93,9
93,6
93,0
92,6
92,1
91,4
90,4
89,6
88,6
87,7
86,7
85,3
84,1
82,5
4 polen
95,8
95,6
95,4
95,1
94,9
94,6
94,1
93,7
93,3
92,9
92,2
91,7
91,2
90,3
89,1
88,0
86,8
85,6
84,3
82,5
81,0
78,9
6 polen
IE-3 “PREMIUM” rendementsniveau
■ Tabel van de nominale rendementswaarden (50 Hz)
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
77,0
78,5
81,0
81,5
84,5
86,0
87,5
87,5
88,5
89,5
89,5
90,2
91,5
91,7
92,4
93,0
93,0
93,0
94,1
94,1
1,1
1,5
2,2
3,7
5,5
7,5
11
15
18,5
22
30
37
45
55
75
90
110
150
185 tot 375
2 polen
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
94,5
94,5
93,5
93,2
93,2
93,0
93,0
92,4
91,7
91,0
90,5
89,5
88,5
87,5
87,0
85,0
83,0
81,5
79,0
78,0
4 polen
94,1
94,1
94,1
93,0
93,0
92,1
91,7
91,7
91,7
91,0
90,2
89,5
89,0
86,0
85,0
83,5
78,5
77,0
75,0
73,0
6 polen
IE-1 “STANDAARD” rendementsniveau
0,75
kW
95,4
95,0
94,5
94,5
93,6
93,0
93,0
92,4
91,7
91,0
91,0
90,2
90,2
89,5
88,5
87,5
85,5
84,0
82,5
75,5
2 polen
95,4
95,0
95,0
94,5
94,5
94,1
93,6
93,0
93,0
92,4
92,4
91,0
91,0
89,5
89,5
87,5
87,5
84,0
84,0
82,5
4 polen
95,0
95,0
95,0
94,1
94,1
93,6
93,6
93,0
93,0
91,7
91,7
90,2
90,2
89,5
89,5
87,5
87,5
86,5
85,5
80,0
6 polen
IE-2 “HOOG” rendementsniveau
60 Hz
95,8
95,4
95,0
95,0
94,1
93,6
93,6
93,0
92,4
91,7
91,7
91,0
91,0
90,2
89,5
88,5
86,5
85,5
84,0
77,0
2 polen
96,2
96,2
95,8
95,4
95,4
95,4
95,0
94,5
94,1
93,6
93,6
93,0
92,4
91,7
91,7
89,5
89,5
86,5
86,5
85,5
4 polen
95,8
95,8
95,8
95,0
95,0
94,5
94,5
94,1
94,1
93,0
93,0
91,7
91,7
91,0
91,0
89,5
89,5
88,5
87,5
82,5
6 polen
IE-3 “PREMIUM” rendementsniveau
■ Tabel van de nominale rendementswaarden (60 Hz)
15
BESLUIT Leroy-Somer beschikt reeds over motorseries met hoog rendement, die beantwoorden aan de klassen IE1 en IE2. Wat klasse IE3 betreft, zijn ontwikkelingen aan de gang. Het is belangrijk te noteren dat de grootste rendementswinsten verkregen worden door het volledig systeem te analyseren en te optimaliseren. Deze systeembenadering kan energiebesparingen tot stand brengen, die dikwijls meer dan 40 % bedragen. Daarnaast biedt Leroy-Somer al aandrijvingen aan, die zich in een rendementsklasse bevinden die de toekomstige IE4 evenaart of zelfs overtreft (Dyneo-serie permanente magneetmotoren).
16
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
OPMERKINGEN
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
17
OPMERKINGEN
18
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
OPMERKINGEN
Nieuwe rendementsnormen en -richtlijnen voor motoren van Leroy-Somer
19
www.leroy-somer.com
