VÄLKOMNA FÖRESKRIFTER OM EFFEKTIVITET. DE KAN GE BESPARINGAR MED
SMARTA MOTORSPECIFIKATIONER
Introduktionen av föreskrifterna IE3 och den kommande IE4 ger möjligheter till affärer
med den senaste elmotortekniken, men också möjlighet till uppskattade
kostnadsbesparingar. Tillverkare har utvecklat nya konstruktioner som klarar mer än
de föreskrivna effektivitetsnivåerna och ger användarna möjlighet att avsevärt minska
driftskostnaderna.
Även om syftet med lagstiftningen varit att minska den totala energiförbrukningen
vilket i sin tur minskar kolutsläppet till atmosfären, så medför också tekniken som
utvecklats fördelar för den enskilde användaren. Genom att med omsorg specificera
en ny elmotor för en viss applikation, kan den insatsen skapa avsevärt förbättrad
driftskostnad räknat över livslängden samtidigt som det också bidrar till en snabbare
återbetalning av inköpskostnaden.
Utvecklar teknik
Tillverkare av elmotorer, som Bauer Gear Motor, som ingår i Altra Industrial Motion,
har fått tid att utveckla de nödvändiga teknikerna och testa dem i verkliga
applikationer. Medan lagen om IE3 trädde i kraft i januari 2015 för motorer över 7,5 kW
erbjuder vissa tillverkare redan Super Premium effektiva produkter enligt IE4 även för
miljöer med hygienkrav och potentiellt explosiva miljöer.
Med det sägs att vissa kunder, som kunde tjäna på den nya tekniken, är tveksamma
att investera i bättre verkningsgrad på grund av prisskillnaden mellan traditionell
konstruktion och permanentmagnetiserade synkronmotorer (PMSM). Denna
tveksamhet kan undanröjas genom att studera kostnadsbesparingarna, se hur snabbt
investeringen betalar sig (ROI) och se till att varje ny motor specificeras rätt för
applikationen.
Motorer som uppfyller kraven i den föreslagna standarden IE4 för energieffektivitet,
t.ex.
BAUERs
PMSM-serie,
har
ofta
permanentmagnetssystem,
där
permanentmagneterna hela tiden behåller sina magnetfält. Dessa motorer är dyrare
att tillverka, men betydligt kraftfullare än de med standardmagneter. När de används i
en motorapplikation, krävs oftast en frekvensomriktare för att driva motorn, men
verkningsgraden kan vara mycket hög, ofta av storleksordningen 96 %.
Det är väl känt att 65 % av energin som används i industrin går till elmotorer. Mindre
känt är det faktum att 96 % av livstidskostnaden för en elmotor är kopplad till
energiförbrukningen. Detta visar hur viktig den totala effektiviteten är jämförd med den
initiala inköpskostnaden när man talar om betydelsen av ägarens totala kostnad
(TCO).
Altra311 (sv-SE)
First released on 04/11/2015
Page 1 of 4
I dagens marknad har energieffektiviteten blivit en av de viktigaste faktorerna när nya
motorer ska specificeras i en applikation. Energipriserna förväntas fortsätta att stiga så
det är viktigt att livstidskostnaden beaktas och inte bara inköpskostanden.
Bevisar påståendet
Vi har nu sett att den förbättrade tekniken och effektiviteten medför en högre initial
inköpskostand, som senare med råge kompenseras genom lägre livstidskostnad för
PMSM-motorer. För att få fram bevis för detta påstående samtyckte Bauer Gear Motor
till att delta i en direkt jämförelse där en asynkronmotor med frekvensomriktare (ASM)
och en PMSM-motor monterades för att utföra samma uppgifter. Jämförelsen utfördes
i en vattenreningsanläggning för avloppsvatten i Tyskland, där de båda motorerna fick
driva en skivförtjockare sju timmar varje dag.
Många av processerna inom vattenreningsindustrin kräver kontinuerlig drift, där lasten
kan variera beroende på ändringar i förhållandena. Många av applikationerna med
elmotorer i denna industrigren kan vinna på den nya motortekniken, som medför
avsevärda energibesparingar i varje anläggning. I detta jämförelsetest undersöktes om
den högre inköpskostnaden för en IE4-motor kunde återvinnas genom en avsevärd
minskning i driftskostnader.
I testet användes samma frekvensomriktare och växellåda för att garantera att
skillnaden i effektivitet bara kunde bero på motorerna. Resultatet visade att PMSM
medförde en 40 %-ig besparing av energiförbrukningen jämfört med ASM, vilket sett
över en period på 4 år innebär en besparing på 1 022 kWh. Eftersom priset på energi
verkar fortsätta att stiga, kommer också värdet på denna besparing att stiga.
Minskar förluster
PMSM-serien från Bauer är miljövänliga motorer som utnyttjar en mycket effektiv
konstruktion av rotorerna, som innehåller inbyggda permanentmagneter tillverkade av
gruppen sällsynta jordartsmetaller, istället för de burlindade rotorer som används i
konventionella induktionsmotorer.
Konstruktionen ger många viktiga fördelar. Den minskar värmeförlusterna från rotorn
med 100 %, de totala förlusterna med ca 25 % och ökar den totala verkningsgraden
med 10 % eller mer. För PMSM-användaren betyder dessa förbättrade egenskaper
sänkt totalkostnad, minskade CO2-utsläpp och kontinuerliga besparingar inför framtida
ökningar av energikostnaderna.
Av dessa fördelar är den mest anmärkningsvärda den avsevärda förbättringen av
verkningsgraden jämförd med induktionsmotorerna, även vid dellast och den extremt
höga verkningsgraden vid drift vid märkeffekten.
PMSM-motorer har också avsevärt högre "effektdensitet", vilket för växlade motorer
innebär högre systemverkningsgrad med mindre krav på utrymme - och även mindre
vikt. Detta beror på att en induktionsmotor tar en del av statorns ström för att
Altra311 (sv-SE)
First released on 04/11/2015
Page 2 of 4
"inducera" en rotorström och därmed skapa ett rotorflöde. Dessa extra strömmar
skapar värme i motorn. Till skillnad från en PMSM-motor, där rotorflödet redan finns
genom permanentmagneterna i rotorn.
Den högre effektdensiteten har gjort det möjligt att utveckla en PMSM-motor med en
rotor med litet tröghetsmoment, som därigenom kan svara snabbare på ändrade
förhållanden. Dessutom kan PMSM-drivningar leverera större moment inom samma
installationsvolym som konventionella induktionsmotorer skulle kräva. En faktor som
ofta innebär en kostnadsbesparing genom möjligheten att specificera en mindre
motorstorlek.
Beaktar helheten
Men detta är inte slutet på historien. En ny standard har också tagits fram för att
beakta drivsystemen och motorns startsystem liksom även den utrustning som är
kopplad till dessa system, t.ex. elmotorer. Syftet är att förenkla uppgiften att
specificera komponenterna i ett drivningssystem genom att ge möjlighet att jämföra
olika alternativa komponenter.
Den som upprättar specifikationer, eller en slutanvändare, kan för närvarande inte
jämföra de olika konkurrerande komponenterna i drivlinjesystemet och till slut välja de
motorer och frekvensomriktare som är effektivast. En liknande situation uppstår när
motorn är integrerad i ett produkt, t.ex. en fläkt eller en pump, där motorns egenskaper
inte kan mätas oberoende av produkten. För att lösa dessa problem och för att
förbättra den potentiella energibesparingen inom dessa områden utvecklas en ny
standard, EN50598, som ger riktlinjer för effektivitetsklassning av drivlinjesystem
(PDS).
Denna nya standard kommer också att hjälpa slutanvändarna att bedöma vinsten
noggrannare. Hitintills har totala verkningsgraden för varvtalsstyrda motorer bedömts
med hjälp av grova värden på energiförbrukningen. Med hjälp av kontrollerade
effektivitetskurvor kan man nu beräkna vinsten med en kombination av motor och
drivlina mera realistiskt.
Särskilda applikationer
Utvecklingen av IE4-tekniken är inte begränsad för enbart konventionella
applikationer. Den kan också användas inom industrier med särskilda hygieniska krav
som läkemedels-, livsmedels- och dryckesindustrin, där särskilda komponenter måste
specificeras, vilka tål den regelbundna rengöringen och garanterar ren drift utan risk
för förorening.
Teknikerna inom Bauer är vana vid att utveckla lösningar för speciella industrier där
energibesparingar har hög prioritet. Ett exempel är den branschledande IE4
AsepticdriveTM, en rostfri växlad modulmotor, vars konstruktion avsevärt minskar
risken för att den hygieniska klassningen äventyras även om motorn utsätts för stötar
eller för spolning/tvättning under långa perioder.
Altra311 (sv-SE)
First released on 04/11/2015
Page 3 of 4
Den förbättrade energieffektiviteten kan fås genom ett omsorgsfullt produktval, vilket
inte bara gynnar slutanvändare utan även OEMer. I många applikationer kan en
mindre PMSM-motor användas i stället för en större ASM, vilket gör att mindre
komponenter kan väljas genom hela energikedjan. Genom den bevisade minskningen
av driftskostnaderna har den senaste motortekniken helt säkert en viktig roll i
framtiden.
Om Bauer Gear Motor GmbH
Bauer Gear Motor har tillhandahållit lösningar inom området kuggväxelmotorer under
mer än en kvarts århundrade. Vi tillhandahåller produkter i högsta kvalitet, och fokus
ligger på flexibla lösningar, tillförlitlighet och god förståelse för våra kunders behov.
Bauer Gear Motor har ett starkt grepp om marknaden, speciellt inom områdena
livsmedel och dryck, alternativ energiproduktion, vattenrening, stålproduktion och
materialhantering.
Bauer Gear Motor har tillverkningsanläggningar i Tyskland och Slovakien, och
säljkontor och sammansättningsenheter runt om i världen.
Editor Contact
DMA Europa Ltd. : Anne-Marie Genth
Tel: +44 (0)1562 751436
Fax: +44 (0)1562 748315
Web: www.dmaeuropa.com
Email: [email protected]
Reader Contact
Bauer Gear Motor GmbH : Philip Crowe
Tel: +49 711 3518 276
Web: www.bauergears.com
Email: [email protected]
Altra311 (sv-SE)
First released on 04/11/2015
Page 4 of 4
