ГОСТ IEC 60034-30-1-2016 Машины электрические вращающиеся. Часть 30-1. Классы КПД двигателей переменного тока, работающих от сети (код IE)

Введение

Настоящий стандарт разработан для всеобщей гармонизации классов энергоэффективности электрических машин. Он распространяется на все типы электрических машин, предназначенных для питания от сети (включая те, которые пускаются при пониженном напряжении). Это касается всех одно- и трехфазных асинхронных двигателей, независимо от их номинального напряжения и частоты, а также двигателей с постоянными магнитами и пуском от сети.

Вторая часть данной серии стандартов (IEC 60034-30-2) будет посвящена двигателям, предназначенным для питания от регулируемых источников напряжения и частоты, таким как синхронные машины. Во второй части также рассмотрены гармонические потери в двигателях, предназначенных для питания от сети, но работающих с преобразователями частоты.

Настоящий стандарт по сравнению с IEC 60034-30 охватывает значительно более широкую область продукции. По диапазону мощностей она теперь распространяется от 0,12 до 1000 кВт. Охватываются все типы двигателей, питающиеся от сети, а не только трехфазные асинхронные с короткозамкнутым ротором, как в предыдущем стандарте.

В настоящий стандарт впервые включен класс IE4. Поэтому справочное определение IE4, приведенное в стандарте IEC/TS 60034-31:2010, устарело.

Новый класс IE5 пока детально не определен, однако предусмотрен для перспективной продукции в следующем издании стандарта.

Вообще говоря, для двигателя одной и той же мощности и габарита проще добиться более высокой энергоэффективности (КПД) при питании от сети с частотой 60 Гц, нежели от сети 50 Гц, как это пояснено в Примечании 1.

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

В асинхронных двигателях малой и средней мощности доминируют активные потери в обмотках IR. Они на частотах 50 и 60 Гц при постоянном моменте практически не меняются. 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 IEC 60072-1. 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 375 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.

Настоящий стандарт не предполагает, что все изготовители 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 продолжительности их работы. В частности, для двигателей, работающих кратковременно, может оказаться нерациональным использование двигателей с повышенным КПД из-за повышенных инерционности и пусковых потерь.

Примечание 2 - Более детальное руководство по применению см. в IEC/ТS 60034-31.

Для успешного продвижения на рынок двигатели повышенного класса энергоэффективности должны удовлетворять национальным и региональным стандартам в части соотношения полезной мощности и размеров (габаритов, фланца и т.п.). Существует целый ряд подобных рамочных стандартов (EN 50347, JIS C 4212, NBR 7094, NEMA MG1, SANS 1804-1 и др.), которые не являются стандартами IEC. Поскольку настоящий стандарт определяет классы энергоэффективности независимо от ограничений по размерам, не представляется возможным изготавливать для всех рынков двигатели с высокими классами энергоэффективности при сохранении размеров, определяемых национальными и региональными стандартами.

Использование IE кодов не ограничивается двигателями, но может применяться для классификации преобразователей частоты или редукторов.

Можно допустить классификацию других компонентов по сходной системе, когда компонент с наименьшим КПД будет соответствовать классу IE1, а с наибольшим - IE5.

Сочетания компонентов (как, например, электропривод) будут нуждаться в комплексной классификации энергоэффективности, которая во избежание недоразумений должна обозначаться по иному, нежели IE, и отражаться в других стандартах IEC.

Классы энергоэффективности настоящего стандарта для 50 Гц и 60 Гц не охватывают полностью все двигатели по числам пар полюсов и мощностям.

Примечание 3 - Значения энергоэффективности для частоты 60 Гц назначены как соответствующие официальным требованиям США.

Примечание 4 - Значения энергоэффективности для частоты 50 Гц для двигателей от 0,75 кВт до 375 кВт остаются неизменными как соответствующие Европейским официальным требованиям.