چگونه عملکرد صرفه جویی در مصرف انرژی IE3 در سناریوهای مختلف کاربردی (مانند پمپ های آب ، فن ها و کمپرسورها) تفاوت چشمگیری دارد؟

فشار جهانی برای بهره وری انرژی صنعتی موتورهای الکتریکی را که بخش قابل توجهی از مصرف برق صنعتی را در زیر کانون توجه قرار می دهد ، قرار داده است. در بین کلاسهای کارایی شناخته شده بین المللی ، سطح بهره وری حق بیمه IE3 یک گام اساسی به جلو از استانداردهای قبلی است. با این حال ، پس انداز انرژی واقعی تحقق یافته توسط یک موتور IE3 یکنواخت نیستند آنها به شدت به کاربرد خاصی که در آن مستقر شده است بستگی دارند. در این مقاله به بررسی عملکرد متمایز صرفه جویی در مصرف انرژی IE3 در سه کاربرد مشترک: پمپ ها ، فن ها و کمپرسورها می پردازیم.

مفهوم و استاندارد

موتور IE3 یک موتور القایی سه فاز است که سطح "راندمان حق بیمه" را مطابق با استاندارد کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (IEC) استاندارد 60034-30-1 تعریف می کند. این طبقه بندی مبتنی بر آزمایش دقیق است که ضرر و زیان را از جمله استاتور و روتور I²R ، تلفات هسته و تلفات اصطکاک و بادگیر اندازه گیری می کند. یک موتور IE3 برای به حداقل رساندن این تلفات طراحی شده است ، در نتیجه درصد بالاتری از انرژی الکتریکی ورودی را به کار مکانیکی مفید در مقایسه با موتورهای طبقه پایین مانند IE1 یا IE2 تبدیل می کند.

تجزیه و تحلیل عملکرد خاص برنامه

مشخصات بار عملیاتی و قوانین فیزیک حاکم بر هر سیستم کاربردی عوامل اصلی ایجاد تغییرات در صرفه جویی در مصرف انرژی هستند.

1 سیستم پمپ

• زمینه کاربرد: پمپ ها برای حمل و نقل سیال در آبرسانی ، سیستم های HVAC و فرآیندهای صنعتی استفاده می شوند. عملکرد آنها توسط قوانین وابستگی اداره می شود ، که بیان می کند که قدرت مورد نیاز متناسب با مکعب سرعت شافت (قدرت ∝ سرعت) است.

• عملکرد موتور IE3: هنگامی که از موتور IE3 در یک سیستم پمپ استفاده می شود ، راندمان بیشتر ذاتی آن صرفه جویی در پایه را فراهم می کند. با این حال ، هنگامی که موتور IE3 با یک درایو فرکانس متغیر (VFD) ترکیب می شود ، مهمترین پس انداز باز می شود. در سیستم هایی با نیاز جریان متغیر ، کاهش سرعت موتور فقط 20 ٪ می تواند از لحاظ نظری نیاز قدرت را نزدیک به 50 ٪ کاهش دهد. راندمان بالای موتور IE3 در طیف وسیعی از بارها (هنگامی که تحت کنترل VFD) تضمین می کند که این پس اندازهای چشمگیر کاملاً تحقق یابد. هم افزایی بین تلفات کم موتور و کنترل سرعت VFD باعث می شود سیستم های پمپاژ یکی از پر سود ترین کاربردهای برای به روزرسانی های موتور IE3 باشد.

2. سیستم های فن

• زمینه کاربرد: مشابه پمپ ها ، فن ها (که در تهویه ، تهویه مطبوع و حرکت هوای صنعتی استفاده می شود) نیز از قوانین وابستگی پیروی می کنند (قدرت ∝ سرعت). آنها غالباً در برابر فشار متغیر و نیازهای جریان عمل می کنند.

• عملکرد موتور IE3: پویایی صرفه جویی در انرژی برای طرفداران تقریباً با پمپ ها یکسان است. تعویض یک موتور راندمان استاندارد با یک موتور IE3 بر روی یک فن با سرعت ثابت باعث افزایش بهره وری مستقیم ، به طور معمول در محدوده 2-8 ٪ بسته به اندازه موتور و راندمان موتور قبلی می شود. با این حال ، پس انداز تحول در سیستم های متغیر هوا و حجم رخ می دهد. در اینجا ، یک موتور IE3 که با VFD جفت می شود می تواند در مقایسه با عملکرد سرعت ثابت با میراگرها یا ون ها ، 30 ٪ تا 50 ٪ کاهش یابد. راندمان بالای بار موتور IE3 برای به حداکثر رساندن پس انداز در دوره های طولانی مدت کاهش جریان هوا بسیار مهم است.

3. سیستم های کمپرسور

• زمینه کاربرد: کمپرسورها ، که برای تولید هوای فشرده شده برای ابزارها و فرآیندها استفاده می شوند ، مشخصات بار پیچیده تری دارند. در حالی که آنها از کنترل سرعت نیز بهره مند می شوند ، بسته به نوع کمپرسور (به عنوان مثال ، پیچ چرخشی ، متقابل) ، رابطه بین جریان و قدرت اغلب از قانون مکعب شیب تر است.

• عملکرد موتور IE3: در کمپرسورها ، صرفه جویی در مصرف انرژی از یک موتور IE3 قابل توجه است اما می تواند به روش های مختلف تحقق یابد. برای کمپرسورهای با سرعت ثابت ، بهبود کارآیی مستقیم موتور IE3 باعث کاهش هزینه برق در واحد هوای فشرده شده تولید شده می شود. در کمپرسورهای درایو با سرعت متغیر (VSD) ، موتور IE3 به عنوان یک هسته بسیار کارآمد عمل می کند ، و اطمینان می دهد که کمپرسور انرژی را از طریق تلفات حرکتی هدر نمی دهد در حالی که باعث تعدیل خروجی برای مطابقت با تقاضا می شود. با توجه به اینکه سیستم های هوای فشرده از جمله بیشترین انرژی در یک کارخانه هستند ، افزایش کارآیی پایه از یک موتور IE3 بسیار با ارزش است و به هزینه کمتری در طول عمر کمک می کند.

خلاصه مقایسه ای

توجه: پس انداز واقعی به ساعات کار ، تعرفه برق محلی ، چرخه بار و کارآیی سیستم موجود بستگی دارد.

سوالات متداول (متداول)

Q1: آیا همیشه برای دیدن پس انداز خوب ، یک موتور IE3 را با VFD جفت می کنید؟
پاسخ: نه. جایگزینی مستقیم یک به یک موتور طبقه پایین با موتور IE3 همیشه به دلیل راندمان پایه بالاتر ، پس انداز انرژی را به همراه خواهد داشت. با این حال ، برای برنامه های دارای پروفایل بار متغیر (مانند اکثر پمپ ها و فن ها) ، ترکیب با VFD حداکثر پس انداز انرژی ممکن را باز می کند.

Q2: آیا موتورهای IE3 از نظر جسمی از موتورهای کارآیی استاندارد بزرگتر هستند؟
پاسخ: اغلب ، بله. برای دستیابی به راندمان بالاتر ، تولید کنندگان ممکن است از فولاد مس و درجه بالاتر استفاده کنند ، که می تواند در مقایسه با یک موتور IE1 اندازه قاب کمی بزرگتر را برای رتبه بندی قدرت مشخص کند. با این حال ، آنها به طور معمول به منظور تعویض مستقیم با ابعاد نصب استاندارد طراحی شده اند.

Q3: دوره بازپرداخت معمولی برای به روزرسانی به موتور IE3 چیست؟
پاسخ: دوره بازپرداخت بسیار متفاوت است. این می تواند به اندازه چند ماه کوتاه باشد برای یک موتور بزرگ که به طور مداوم در یک بازار انرژی گران قیمت اجرا می شود ، تا چند سال برای یک موتور کوچکتر و متناوب استفاده شود. تجزیه و تحلیل هزینه چرخه زندگی برای ارزیابی دقیق توصیه می شود.

Q4: فراتر از صرفه جویی در مصرف انرژی ، آیا مزایای دیگری برای استفاده از موتور IE3 وجود دارد؟
پاسخ: بله. موتورهای IE3 به دلیل کاهش تلفات ، به طور کلی خنک تر عمل می کنند ، که می تواند منجر به عایق طولانی تر و تحمل عمر ، افزایش قابلیت اطمینان و کاهش خرابی شود. این همچنین باعث کاهش بار خنک کننده در محیط اطراف می شود.

در حالی که یک موتور IE3 با تعریف یک مؤلفه با راندمان بالا است ، عملکرد صرفه جویی در مصرف انرژی آن به شدت توسط سیستمی که رانندگی می کند شکل می گیرد. چشمگیرترین مزایای مالی و انرژی به طور مداوم در سیستم های پمپ گریز از مرکز و سیستم های فن که در آن کنترل سرعت متغیر اعمال می شود ، مشاهده می شود و از قوانین اساسی فیزیک استفاده می کند. در همه موارد ، مشخص کردن موتور IE3 یک گام اساسی در جهت کاهش مصرف انرژی صنعتی و هزینه های عملیاتی است. $ $