Klasy sprawności silników IE1-IE4 (IEC 60034-30-1)

IEC 60034-30-1 definiuje znormalizowany schemat klas sprawności dla trójfazowych silników indukcyjnych zasilanych z sieci — podobny w założeniu do etykiet energetycznych urządzeń gospodarstwa domowego, ale dedykowany silnikom elektrycznym i oparty na znormalizowanej metodzie badania (IEC 60034-2-1) do wyznaczania sprawności przy pełnym obciążeniu.

Schemat klas

Im wyższy numer, tym niższe straty (rezystancyjne, w rdzeniu i na tarcie) przy tej samej dostarczanej mocy mechanicznej — a zatem tym wyższa sprawność elektryczna przy pełnym obciążeniu.

Obowiązek Ecodesign UE

Europejskie rozporządzenie Ecodesign dla silników elektrycznych (w obecnej postaci: (EU) 2019/1781) nakłada minimalną klasę sprawności na większość nowych trójfazowych silników indukcyjnych w zakresie mocy 0,75-1000 kW:

• Standardowy wymóg minimalny: IE3.
• Alternatywa: silnik klasy IE2, pod warunkiem połączenia z falownikiem — założenie jest takie, że napęd o regulowanej prędkości sam przez falownik daje już znaczące oszczędności energii w porównaniu z silnikiem nieregulowanym, nawet jeśli sam silnik ma niższą klasę sprawności.
• Zaostrzony wymóg dla części zakresu mocy: od ostatniego etapu rozporządzenia dla silników od około 75 kW obowiązuje wymóg klasy IE4.

Uwaga: dokładne progi mocy, daty wejścia w życie i kategorie wyjątków (np. silniki hamulcowe, silniki do stref zagrożonych wybuchem lub silniki przeznaczone wyłącznie do ciągłej pracy w stanie zanurzonym) są określone w pełnym tekście rozporządzenia i towarzyszących wytycznych stosowania — ten artykuł podaje zasadę, a nie wyczerpującą listę wyjątków.

Dlaczego to również temat NEN 1010

Przewodnik o części 8-1 NEN 1010 — efektywność energetyczna wymienia wybór silników wysokosprawnych jako przykład w kategorii „Initial Installation” systemu oceny IEC 60364-8-1. Różnica dotyczy zakresu: część 8-1 ocenia całą instalację w systemie punktowym, podczas gdy IEC 60034-30-1 to norma wyrobu, która klasyfikuje bezpośrednio sam silnik — instalacja może więc częściowo punktować na podstawie klasy IE zastosowanych w niej silników, ale obie normy mierzą coś innego i się nie zastępują.

Praktyczna pułapka przy wymianie: wyższy prąd rozruchowy

Silnik wysokosprawny nie jest „lepszy” pod każdym względem tak samo jak stary typ, który zastępuje. Częsty, często niedoceniany efekt: z uwagi na zmiany konstrukcyjne umożliwiające wyższą sprawność (np. niższą rezystancję stojana), silnik klasy IE3/IE4 przy tej samej mocy często ma wyższy prąd rozruchowy (prąd zablokowanego wirnika) niż typ IE1/IE2, który zastępuje. Zobacz przewodnik o pomiarze prądu rozruchowego dotyczący praktycznej metody pomiaru. Ma to bezpośredni wpływ na:

• Nastawę wyłącznika ochrony silnika, którą trzeba ponownie sprawdzić na podstawie tabliczki znamionowej nowego silnika (zob. przewodnik o bezpiecznikach topikowych/MBS, gdzie ta sama zasada dotyczy nastawy cieplnej).
• Selektywność zabezpieczenia znajdującego się wcześniej w instalacji przy prostej wymianie „jeden do jednego” z rozruchem bezpośrednim — wyższy prąd rozruchowy może spowodować niezamierzone zadziałanie marginalnie nastawionego zabezpieczenia magnetycznego znajdującego się dalej w instalacji.
• Wybór metody rozruchu (bezpośredni, gwiazda-trójkąt, soft starter, falownik) — zob. przewodnik o porównaniu metod rozruchu silników — który przy wymianie warto ponownie rozważyć, zamiast automatycznie przenosić tę samą zasadę.

Najczęstsze błędy

1. Wymiana starego silnika „jeden do jednego” na nowy IE3/IE4 bez ponownego sprawdzenia prądu rozruchowego i istniejących nastaw zabezpieczeń — wyższy prąd rozruchowy nowego typu może uczynić istniejące nastawy nieodpowiednimi.
2. Mylenie klasy IE z klasą EE0-EE5 części 8-1 NEN 1010 — pierwsza klasyfikuje silnik jako wyrób, druga ocenia instalację jako całość w systemie punktowym.
3. Założenie, że silnik IE2 jest zawsze dopuszczalny — dotyczy to tylko w połączeniu z falownikiem; „goły” silnik IE2 bez falownika w większości przypadków nie spełnia już obecnego wymogu Ecodesign.
4. Pomijanie kategorii wyjątków (np. silników przeciwwybuchowych lub hamulcowych) i zakładanie bez sprawdzenia, że każdy silnik w zakresie mocy podlega temu samemu wymogowi minimalnemu.

Powiązane

• NEN 1010 część 8-1 — Efektywność energetyczna
• Pomiar prądu rozruchowego silnika (prąd zablokowanego wirnika)
• Wymiana silnika
• Transformator rozdzielczy — klasy strat Ecodesign Tier 2