ГОСТ Р 54413-2011

Группа Е60

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ

Часть 30

Классы энергоэффективности односкоростных трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (код IE)

Rotating electrical machines. Part 30. Efficiency classes of single-speed, three-phase, cage-induction motors (IE-code)

ОКС 29.160

Дата введения 2012-06-01

     
Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 333 "Вращающиеся электрические машины"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 сентября 2011 г. N 331-ст

4 Настоящий стандарт включает в себя модифицированные основные нормативные положения (и приложения) следующих международного стандарта и международного документа:

- МЭК 60034-30:2008* "Машины электрические вращающиеся. Часть 30. Классы КПД односкоростных трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (код IE)" (IEC 60034-30:2008 "Rotating electrical machines - Part 30: Efficiency classes of single-speed, three-phase, cage-induction motors (IE-code)");

________________

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

- МЭК/ТС 60034-31:2010 "Машины электрические вращающиеся. Часть 31. Выбор энергоэффективных двигателей, включая перемены скоростей. Руководство по применению" (IEC/TS 60034-31:2010 "Rotating electrical machines - Part 31: Selection of energy-efficient motors including variable speed applications. Application guide").

При этом особенности российской национальной стандартизации учтены в таблице 2,пункте 5.4.5, которые выделены двойной вертикальной линией. Ссылки, включенные в текст стандарта для учета потребностей российской национальной стандартизации, выделены курсивом*.

_______________

* В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов в разделах "Предисловие", "Нормативные ссылки" и таблице ДА.1 приложения ДА приводятся обычным шрифтом, остальные по тексту документа выделены курсивом. - Примечание изготовителя базы данных.

Сведения о соответствии национальных стандартов Российской Федерации ссылочным международным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА

5 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". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "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

Введение

Настоящий стандарт разработан для универсальной гармонизации классов энергоэффективности электрических машин (далее - двигатели).

Потребление электроэнергии двигателями в промышленности составляет от 30% до 40% всей вырабатываемой в мире электроэнергии, поэтому увеличение энергоэффективности двигателя в комплексе с преобразователем с учетом условий его применения - очень важная задача. Общий потенциал энергосбережения от оптимизации электропривода может достигать от 30% до 60%.

В соответствии с выводами симпозиума по электрическим машинам Международного энергетического агентства (IEA) от 7 июля 2006 г. двигатели с повышенным коэффициентом полезного действия (далее - КПД) в совокупности с преобразователем частоты могут сэкономить до 7% вырабатываемой электроэнергии. Примерно от четверти до трети этой экономии происходит за счет увеличения КПД двигателя, остальная часть - за счет других усовершенствований системы.

В настоящее время используют много систем стандартов по энергоэффективности (NEMA, ЕРАСТ, CSA, СЕМЕР, COPANT, AS/NZS, JIS, GB и др.), совершенствующих систему уровней энергоэффективности. Это разнообразие национальных стандартов создает трудности для производителей и коммерсантов, ориентирующихся на мировой рынок.

Потенциал энергосбережения наиболее распространенных в промышленности двигателей от 0,75 до 355 кВт, на которые распространяется настоящий стандарт, характеризуется гистограммой, представленной на рисунке 1 (по информации СЕМЕР). Потенциал энергосбережения определен как произведение установленной мощности двигателей на среднее увеличение их КПД.

     
Рисунок 1 - Распределение потенциала энергосбережения двигателей по мощностям

В некоторых странах двигатели малой мощности включены в область, регламентируемую стандартами энергоэффективности. Как правило, они не являются трехфазными двигателями с короткозамкнутым ротором, не работают в длительном режиме, поэтому обладают ограниченным потенциалом энергосбережения.

В ряде стран в область регламентации включены 8-полюсные двигатели. Однако их доля мирового рынка мала (1% и менее). В связи с широким распространением регулируемого электропривода, а также с более приемлемой ценой 4- и 6-полюсных двигателей прогнозируют постепенное исчезновение 8-полюсных двигателей с мирового рынка, поэтому настоящий стандарт их не охватывает.

При заданных выходной мощности и габаритных размерах двигателя обычно проще добиться более высокой энергоэффективности, если двигатель спроектирован и работает на частоте 60 Гц, нежели на частоте 50 Гц.

Примечание 1 - Поскольку применение и габаритные размеры двигателя связаны с развиваемым им моментом на валу, а не мощностью, последняя растет пропорционально скорости, т.е. на 20% при переходе частоты от 50 до 60 Гц.

Потери в обмотках доминируют преимущественно в асинхронных двигателях малой и средней мощности. Они практически не меняются на частотах 50 и 60 Гц при постоянном моменте. Несмотря на то что потери на трение, вентиляционные и в стали возрастают с частотой, это не оказывает решающего влияния на суммарные потери в двигателях. В результате суммарные потери при частоте 60 Гц возрастают менее чем на 20%, что приводит к увеличению КПД по сравнению с частотой 50 Гц.

На практике как для частоты 60 Гц, так и для частоты 50 Гц маркировка мощности должна соответствовать уровням, регламентируемым [1]. Поэтому увеличение мощности на 20% не всегда возможно. Однако общее преимущество частоты 60 Гц остается, если конструкция двигателя оптимизирована для соответствующей частоты питания.

Разница в КПД при частотах 50 и 60 Гц зависит от числа полюсов и габарита двигателя. Как правило, можно считать, что КПД трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором мощностью от 0,75 до 355 кВт при 60 Гц выше в сравнении с 50 Гц на величину от 2,5% до 0,5%. Исключение составляют мощные 2-полюсные двигатели, у которых при 60 Гц КПД может быть ниже из-за высоких потерь на трение, вентиляционных и в стали.

Требования настоящего стандарта для двигателей с питанием от сети переменного тока частотой 50 Гц для классов энергоэффективности нормального (IE1) и повышенного (IE2) основаны на требованиях СЕМЕР-EU для классов EFF2 и EFF1 соответственно. Однако они были скорректированы в части методов испытаний (согласно СЕМЕР добавочные потери под нагрузкой составляют 0,5% потребляемой мощности при номинальной нагрузке, а настоящий стандарт предписывает определять их в ходе испытаний).

Требования к двигателям на 50 Гц класса премиум (IE3) устанавливают из расчета уменьшенных на 15%-20% потерь по сравнению с повышенным классом энергоэффективности.

Требования к двигателям на 60 Гц нормального класса (IE1) идентичны требованиям бразильских нормативных документов, повышенного класса (IE2) и класса премиум (IE3) - нормативным документам EPACT (США).

Настоящий стандарт не предполагает, что все производители будут выпускать двигатели всех классов или со всеми номинальными параметрами конкретного класса.

Целесообразно выбирать класс энергоэффективности в соответствии с областью применения двигателей и в зависимости от времени их работы. В частности, для двигателей, работающих кратковременно, может оказаться нерациональным использование двигателей классов повышенного и премиум.

Для успешного продвижения на рынок двигатели повышенного класса энергоэффективности должны удовлетворять национальными региональным стандартам в части соотношения полезной мощности и размеров (габаритов, фланца и т.п.). Существует целый ряд подобных рамочных стандартов ([3], [4], [5], [6], [7] и др.), которые не являются стандартами МЭК. Поскольку настоящий стандарт определяет классы энергоэффективности независимо от ограничений по габаритным размерам, не представляется возможным производить для всех рынков двигатели высоких классов энергоэффективности при сохранении габаритных размеров, определяемых национальными и региональными стандартами.

Назначая минимальные характеристики по стандартам энергоэффективности, необходимо рассматривать указанные ограничения наряду с областью применения, как описано в разделе 4.

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на односкоростные трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором с питанием от сети переменного тока частотой 50 и 60 Гц, напряжением до 1000 В (допустимы два и более уровня номинального напряжения и частоты), мощностью от 0,75 до 355 кВт, имеющие 2, 4 или 6 полюсов, рассчитанные на продолжительный S1 или повторно-кратковременный S3 режим работы с продолжительностью включения (ПВ) 80% и выше, допускающие прямое включение и работающие в условиях согласно МЭК 60034-1 (раздел 6).

Стандарт устанавливает классы энергоэффективности (энергетических показателей).

Стандарт распространяется также на двигатели с фланцем, лапами и валами, отличающимися размерами от предписанных в [1], а также мотор-редукторы и двигатели со встроенным тормозом, фланцы и валы которых могут иметь специальное исполнение.

Стандарт не распространяется на двигатели, специально предназначенные для работы с преобразователями частоты в соответствии с [8], а также двигатели, конструктивно объединенные с механизмом (насосы, вентиляторы, компрессоры), которые нельзя испытать отдельно от механизма.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1:2004) Машины электрические вращающиеся. Номинальные данные и характеристики

ГОСТ Р МЭК 60034-2-1-2009 Машины электрические вращающиеся. Часть 2-1. Стандартные методы определения потерь и коэффициента полезного действия вращающихся электрических машин (за исключением машин для подвижного состава)

ГОСТ Р МЭК/ТС 60034-17-2009 Машины электрические вращающиеся. Часть 17. Руководство по применению асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором при питании от преобразователей

ГОСТ Р МЭК 60079-0-2007 Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования

ГОСТ 20459-87 Машины электрические вращающиеся. Методы охлаждения. Обозначения

ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения

     3 Термины, определения и обозначения

     3.1 Термины и определения

3.1.1 двигатель со встроенным тормозом (brake motor): Двигатель, укомплектованный электромеханическим тормозным механизмом, воздействующим непосредственно на вал без муфты.

3.1.2 мотор-редуктор (geared motor): Двигатель, напрямую соединенный с редуктором (входной элемент редуктора установлен непосредственно на валу двигателя).

3.1.3 мотор-насос (pump motor): Двигатель, напрямую соединенный с насосом без муфты (рабочее колесо насоса установлено непосредственно на валу двигателя).

3.1.4 средний КПД (average efficiency): Средняя величина КПД семейства двигателей, имеющих одинаковую конструкцию и номинальные данные.

3.1.5 нормативный КПД (nominal efficiency): Величина КПД, соответствующая определенному классу энергоэффективности, выбранная по таблицам настоящего стандарта.

3.1.6 номинальный (паспортный) КПД (rated efficiency): Величина КПД, заявленная производителем и равная номинальному КПД или превышающая его.

     3.2 Обозначения

- - нормативный КПД, %;

- - номинальный КПД, %;

- - номинальная частота питания, Гц;