ГОСТ IEC/TS 60034-31-2015

Группа Е60

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

     

Машины электрические вращающиеся

     
Часть 31

     
Выбор энергоэффективных двигателей, включая приводы с регулирующей скоростью

     
Руководство по применению

     
Rotating electrical machines - Part 31: Selection of energy-efficient motors including variable speed applications - Application guide

МКС 29.160

Дата введения 2017-03-01

     

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации" (ОАО "ВНИИС") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 10 декабря 2015 г. N 48-2015)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 августа 2016 г. N 920-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC/TS 60034-31-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2017 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному документу IEC/TS 60034-31:2010* Rotating electrical machines - Part 31: Selection of energy-efficient motors including variable speed applications - Application guide (Машины электрические вращающиеся. Часть 31. Выбор энергоэффективных двигателей, включая приводы с регулирующей скоростью. Руководство по применению).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

В разделе "Нормативные ссылки" и тексте настоящего стандарта ссылки на международные стандарты актуализированы.

Международный стандарт разработан Техническим комитетом по стандартизации IEC/TC 2 "Вращающиеся электрические машины".

Перевод с английского языка (en).

Степень соответствия - идентичная (IDТ)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт содержит руководящие указания по использованию экономичных двигателей с постоянной или регулируемой скоростью и не касается чисто коммерческих аспектов этой проблемы.

Стандарт охватывает не методы получения высокой эффективности, а испытания, которые дают гарантию ее определенного уровня.

В течение последних 15 лет во многих регионах мира применяют трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором мощностью порядка 200 кВт, поскольку двигатели такой мощности, как правило, серийного производства, устанавливаются практически повсюду. Конструкция этих двигателей часто диктуется потребностями рынка благодаря их относительно невысокой стоимости, однако именно по причине такого критерия выбора наивысший приоритет никогда не отдавался малому потреблению энергии.

Для двигателей с номинальной мощностью 1 МВт и выше, которые обычно изготовляются по заказу, высокая экономичность всегда была одной из важнейших целей проектирования; их коэффициент полезного действия при полной нагрузке лежит в диапазоне от 95 до 98%. Заданный КПД двигателя обычно является частью контракта на его приобретение, и изготовителя ждут штрафные санкции в случае невыполнения контрактных обязательств. Это значит, что при назначении классов экономичности повышенные значения КПД отходят на второй план.

В настоящем стандарте применены следующие шрифтовые выделения:

- требования - светлый;

- термины - полужирный;

- методы испытаний - курсив*;

- примечания - петит**.

________________

* В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом;

** В электронном варианте примечания петитом не выделены. - Примечания изготовителя базы данных.

     1 Область применения

В настоящей части серии стандартов IEC 60034 представлены руководящие указания по решению технических вопросов применения экономичных трехфазных электродвигателей. Они затрагивают не только производителей двигателей, изготовителей комплектного оборудования, конечных пользователей, регуляционные и законодательные органы, но и все другие заинтересованные стороны.

Данная техническая спецификация применима ко всем электрическим машинам, которые охватываются стандартом IEC 60034-30, однако большая часть информации имеет отношение также и к асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором с выходной мощностью выше 375 кВт.

     2 Нормативные ссылки

Перечисленные ниже ссылочные документы* обязательны для применения данного документа. В случае датированных ссылок действующим является только указанное издание. Применительно к недатированным ссылочным документам применяются их самые последние издания (включая все последующие изменения):

_______________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.     

IEC 60034-1 Rotating electrical machines - Part 1: Rating and performance (Машины электрические вращающиеся. Часть 1. Номинальные и рабочие характеристики)

IEC 60034-30 Rotating electrical machines - Part 30: Efficiency classes of single-speed, three-phase, cage-induction motors (IE-code) [Машины электрические вращающиеся. Часть 30. Классы КПД односкоростных трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (коды IE)]

     3 Термины, определения и символические обозначения

     3.1 Термины и определения

В настоящем документе применяются термины и определения из IEC 60034-1 и IEC 60034-30.

     3.2 Символические обозначения

- номинальный КПД, %

- расчетный КПД, %

- номинальная частота, Гц

- номинальная скорость вращения, об/мин

- номинальная выходная мощность, кВт

- номинальный выходной крутящий момент, Нм

- номинальное напряжение, В

     4 Общие положения     

Рисунок 1 - Общий обзор различных звеньев систем электропривода, в которых возможна экономия энергетических затрат

Экономия энергии может достигаться в разных звеньях систем электропривода - в зависимости от режима их работы (непрерывного или прерывистого).

В случае непрерывного режима важную роль в экономии энергии играет повышение КПД двигателя. Увеличение коэффициента мощности (за счет применения частотного преобразователя или синхронного двигателя) может способствовать уменьшению потерь мощности () в кабелях. Оптимизация механических узлов (редукторов, ременных передач, насосных агрегатов, вентиляторов и др.) способна дать гораздо большую экономию, чем усовершенствование самого электродвигателя.

Имеет значение и конкретная область применения, так как во многих случаях существенная экономия потребляемой энергии может быть получена за счет регулирования нагрузки прикладной системы; в этих случаях часто оказывается полезным использование регулирования скорости вращения электрических машин в соответствии с изменением потребностей в электроэнергии.

Обычно приносит выгоды и правильно организованное техническое обслуживание. Для многих промышленных предприятий характерно высокое энергопотребление в низковольтных цепях управления (как правило, это бывают 24-вольтовые источники питания). В этих условиях должны использоваться высокоэффективные низковольтные источники, и, если это возможно, при длительных периодах простоя предприятие должно закрываться (например, на выходные и праздничные дни).     

Рисунок 2 - Типичные потери в двигателях с низким энергопотреблением, преобразователях и электромеханических тормозных системах

На рисунке 2 представлен общий обзор типичных потерь мощности в энергосберегающих двигателях в сравнении с типичными потерями в системах силового привода, включая двигатели с преобразователями частоты питающей сети, оснащенные и не оснащенные катушками электромеханических тормозов.

В прикладных системах с прерывистым режимом функционирования двигатели с малым потреблением энергии не особенно эффективны и могут даже потреблять больше энергии вследствие возрастания их инерционных и пусковых токов. В таких приложениях потребление энергии на стадии пуска может быть сокращено путем обеспечения линейного характера изменения тока с помощью частотного преобразователя. Сохранение энергии в прерывистом режиме может принести ощутимые выгоды, когда рабочий цикл двигателя включает в себя фазы рекуперативного торможения (например, в приводах лебедок, лифтов, подъемных кранов и т.п.).

     5 Коэффициент полезного действия

     5.1 Общие положения

Коэффициент полезного действия (КПД) двигателя - это мера эффективности преобразования электрической энергии в механическую, выражаемая отношением выходной мощности ко входной:

.

Значения КПД двигателей обычно приводятся применительно к номинальной нагрузке, но могут даваться также приближенные значения для 3/4 и половинной номинальной нагрузки.

Как показано ниже, коэффициент полезного действия двигателя зависит главным образом от его нагрузки, номинальной мощности и скорости вращения:

a) изменение КПД в зависимости от нагрузки является основной внутренней характеристикой двигателей; работа двигателя под нагрузкой, существенно отличающейся от номинальной, может приводить к изменению его КПД (см. рисунок 3);

b) обычно КПД двигателей при полной нагрузке возрастает с увеличением их физических размеров и номинальной выходной мощности;

c) при одинаковой номинальной мощности двигатели с более высокой скоростью вращения обычно (но не всегда) имеют и более высокий КПД; однако это не значит, что всю аппаратуру следует оснащать высокоскоростными двигателями; в тех случаях, когда для получения более низкой скорости требуются механизмы ее понижения (например, лебедки или редукторы), дополнительные потери из-за применения двигателей с высокой скоростью вращения могут привести к уменьшению КПД до уровня ниже обеспечиваемого низкоскоростным прямым приводом.

Существует определенная зависимость между номинальной скоростью вращения (об/мин) и КПД асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: чем ниже номинальная скорость, тем меньше КПД, поскольку мерой потерь в обмотке ротора является характеристика скольжения двигателя (скольжением называется разность между синхронной и рабочей скоростью). Этот показатель, выражаемый в процентах, равен разности скоростей, деленной на синхронную скорость и умноженной на 100. Таким образом, асинхронные двигатели любой конструкции с короткозамкнутым ротором, характеризуемые скольжением меньше 5%, всегда экономичнее, чем двигатели, имеющие большее скольжение, и потому им должно отдаваться предпочтение во всех случаях, когда соответствующая прикладная система допускает их применение.