單速三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)能效分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)宣貫上海電器科學(xué)研究所有限公司李秀英課件

1、IEC60034-30單速三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)能效分級(jí)（IE代碼）標(biāo)準(zhǔn)宣貫李秀英上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司2009年9月24日一、制訂IEC60034-30的背景世界各國(guó)的工業(yè)電動(dòng)機(jī)消耗了其發(fā)電量的3040的電能。因此提高整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率（如電動(dòng)機(jī)和調(diào)速驅(qū)動(dòng)）包括應(yīng)用（或過(guò)程）是節(jié)能領(lǐng)域主要關(guān)心的問(wèn)題。通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化其節(jié)能潛力約在3060的范圍內(nèi)。 根據(jù)國(guó)際能源署電動(dòng)機(jī)工作組2006年7月的報(bào)告，電動(dòng)機(jī)通過(guò)改善效率結(jié)合變頻調(diào)速可以節(jié)約世界范圍內(nèi)的總7的電能。粗略統(tǒng)計(jì)其中1/41/3的節(jié)約來(lái)自于改善電動(dòng)機(jī)的效率。剩余的部分來(lái)自新系統(tǒng)的改善。 目前有許多不同的籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的能效標(biāo)準(zhǔn)在使用（

2、NEMA，EPACT，CSA，CEMEP，COPANT，AS/NZS，JIS，GB等等），新的標(biāo)準(zhǔn)也還在制定。這對(duì)于一個(gè)全球化的市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，不同的國(guó)家不同的標(biāo)準(zhǔn)勢(shì)必增加了制造商的設(shè)計(jì)和制造難度。 在此背景下，國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)提出制訂一個(gè)電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)，以 協(xié)調(diào)全球電動(dòng)機(jī)的能效分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 在IEC 60034-30標(biāo)準(zhǔn)制定工作組成立之際，全國(guó)旋轉(zhuǎn)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書(shū)處派出上海電器科學(xué)研究所（集團(tuán)）有限公司2名專(zhuān)家參加該國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定工作組，以協(xié)調(diào)和反映我國(guó)電機(jī)行業(yè)的實(shí)際情況，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制訂過(guò)程中掌握了話語(yǔ)權(quán)。同時(shí)也了解了許多國(guó)外先進(jìn)公司的相關(guān)信息，加強(qiáng)和建立了合作和溝通的渠道。參加IEC60

3、034-30標(biāo)準(zhǔn)制定工作組第一次工作組會(huì)議：2006年10月在德國(guó)法蘭克福第二次工作組會(huì)議：2007年5月在美國(guó)華盛頓第三次工作組會(huì)議：2008年3月在南非第四次工作組會(huì)議：2009年2月在中國(guó)上虞2008年10月，IEC批準(zhǔn)發(fā)布了該標(biāo)準(zhǔn)2009年7月23日歐盟已通過(guò)決議： 到2011年6月16日將IE2能效等級(jí)作為電機(jī)強(qiáng)制性最低能效標(biāo)準(zhǔn) 到2015年1月1日7.5kW375kW電機(jī)將以IE3能效等級(jí)作為強(qiáng)制性最低能效標(biāo)準(zhǔn) 到2017年1月1日將IE3能效等級(jí)作為電機(jī)強(qiáng)制性最低能效標(biāo)準(zhǔn)參加IEC60034-30標(biāo)準(zhǔn)制定工作組標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容 前言 第1章：范圍 第2章：引用標(biāo)準(zhǔn) 第3章：術(shù)語(yǔ)和定義 第

4、4章：應(yīng)用領(lǐng)域 第5章：效率 第1章：范圍 功率范圍：0.75kW370kW 極數(shù)：2P、4P、6P 頻率：50Hz，60Hz 額定電壓1000 V及以下 （注：標(biāo)準(zhǔn)也適用于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在雙電壓 或多電壓和/或頻率下 ）第1章：范圍本標(biāo)準(zhǔn)不包括的電機(jī)：根據(jù)IEC60034-25(GB/T 21209-2007)設(shè)計(jì)的變頻專(zhuān)用電機(jī)。 電動(dòng)機(jī)與其他設(shè)備設(shè)計(jì)為一個(gè)整體（如泵、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)）而不能單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試時(shí)。 本標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的電動(dòng)機(jī)也可以應(yīng)用于變速驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合（見(jiàn)IEC60034-17/GB/T 20161-2008）。在這種應(yīng)用場(chǎng)合下，由于供電電源的電壓諧波分量造成損耗增加，不能假定電動(dòng)機(jī)的額定效率還能

5、適用。電動(dòng)機(jī)的冷卻方式不是IC0Ax，IC1Ax，IC2Ax，IC3Ax或IC4Ax（見(jiàn)IEC60034-6）時(shí)也可能達(dá)不到所要求的高效率值。在某些國(guó)家，電機(jī)結(jié)構(gòu)受空間約束（高輸出設(shè)計(jì)，如比通常國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)更小的機(jī)座尺寸）。這類(lèi)電機(jī)也涵蓋在本標(biāo)準(zhǔn)中，但是，由于機(jī)座尺寸更小，它們可能達(dá)不到所要求的更高效率等級(jí)。 根據(jù)IEC 60079-0設(shè)計(jì)的運(yùn)行在爆炸性環(huán)境下的電機(jī)也涵蓋在本標(biāo)準(zhǔn)中，但是，由于考慮到安全的要求，電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取了防爆的措施（如增加氣隙，減小起動(dòng)電流，增加密封等），它們也可能達(dá)不到高效率等級(jí)。第4章：應(yīng)用場(chǎng)合（信息性） 某些專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)也可能達(dá)不到較高的效率等級(jí)，這類(lèi)電機(jī)是 ：

6、 被驅(qū)動(dòng)機(jī)械有特殊要求（例如重載起動(dòng)、特殊的轉(zhuǎn)矩強(qiáng)度/或最大轉(zhuǎn)矩特性、起動(dòng)/停機(jī)次數(shù)多、轉(zhuǎn)子慣量?。?特殊的供電電源特性（例如限制起動(dòng)電流，電壓和/或頻率容差大）； 特殊的環(huán)境條件（例如很高或很低的環(huán)境溫度、排煙電動(dòng)機(jī)、安裝在高海拔地區(qū)） 因此，在制訂國(guó)內(nèi)的強(qiáng)制性最低能效標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮上述情況。 四、應(yīng)用領(lǐng)域5.1 測(cè)定5.2 定額5.3 分級(jí)和標(biāo)注5.4 名義效率限值第5章：效率效率應(yīng)該在額定輸出功率、額定電壓和額定頻率時(shí)測(cè)定效率和損耗的測(cè)試應(yīng)該根據(jù)IEC60034-2-1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)IE1（標(biāo)準(zhǔn)效率）及以下效率等級(jí)，測(cè)試方法可選擇中和低不確定度的方法。所選擇的試驗(yàn)方法應(yīng)在電動(dòng)機(jī)所附文件中說(shuō)明對(duì)其

7、他高效率等級(jí)，只能選擇低不確定度的試驗(yàn)方法效率的測(cè)試 本標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的電動(dòng)機(jī)可能會(huì)有些輔助設(shè)備如軸封，外風(fēng)扇，機(jī)械制動(dòng)器，倒轉(zhuǎn)停機(jī)裝置，速度傳感器，轉(zhuǎn)速器發(fā)生器等各種組合。測(cè)試這種情況電動(dòng)機(jī)的效率應(yīng)該是沒(méi)有輔助設(shè)備時(shí)的。齒輪電機(jī)和水泵電機(jī)常常有軸封以阻止齒輪油或水進(jìn)入電機(jī)。測(cè)試效率時(shí)應(yīng)該不考慮這些軸封。 輔助設(shè)備相同設(shè)計(jì)的電機(jī)由于材料，加工工藝的變化，測(cè)試的電動(dòng)機(jī)效率會(huì)有不同。對(duì)同一設(shè)計(jì)的一批電動(dòng)機(jī)其滿載效率不是唯一值而是在一定范圍內(nèi)。因此，本標(biāo)準(zhǔn)給出額定輸出效率限值是名義值。制造商標(biāo)注在銘牌上的效率值（額定效率）應(yīng)該大于或等于本標(biāo)準(zhǔn)定義的名義效率（根據(jù)銘牌上的能效分級(jí)（IE代碼）。任何單一電動(dòng)機(jī)

8、的滿載效率，當(dāng)在額定電壓和額定頻率下進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該不低于額定效率減效率的容差，根據(jù)IEC60034-1計(jì)及容差。 注：推薦在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中表明50，75和額定負(fù)載時(shí)的效率。本標(biāo)準(zhǔn)的效率只適用于額定輸出功率。定額 能效分級(jí)由字母“IE”組成（“國(guó)際能效分級(jí)”的縮寫(xiě)），根據(jù)下表1用數(shù)字表示分級(jí)。 IE1標(biāo)準(zhǔn)效率 IE2高效率 IE3超高效率 IE4超超高效率 有些電動(dòng)機(jī)額定效率低于IE1的限值。這類(lèi)電動(dòng)機(jī)將不標(biāo)注IE代碼。分級(jí) 50Hz時(shí)標(biāo)準(zhǔn)效率名義限值（IE1）和高效率名義限值(IE2)是基于CEMEP-EU的EFF2和EFF1。然而由于試驗(yàn)方法不同，效率值略有調(diào)整。（CEPEP：附加損耗是按輸

9、入功率的0.5，本標(biāo)準(zhǔn)附加損耗按實(shí)測(cè)值）。50Hz時(shí)超高效率名義限值（IE3）的設(shè)定是基于其損耗比高效率名義限值（IE2）減少1520。 60Hz時(shí)標(biāo)準(zhǔn)效率名義限值（IE1）采用巴西標(biāo)準(zhǔn)。高效率名義限值(IE2)和超高效率名義限值（IE3）是采用美國(guó)的EPAct標(biāo)準(zhǔn)。新的超超高效率等級(jí)（IE4）由本標(biāo)準(zhǔn)的將來(lái)的版本考慮。注：IE4效率等級(jí)將在本標(biāo)準(zhǔn)的下一版中合并到標(biāo)準(zhǔn)文本中。其目標(biāo)是在IE3的基礎(chǔ)上將損耗減少15得到。期望技術(shù)的進(jìn)步或其他的電動(dòng)機(jī)能達(dá)到IE4的水平。本標(biāo)準(zhǔn)的范圍也將根據(jù)這進(jìn)行修改。效率限值50Hz時(shí)IE1效率名義限值表360Hz時(shí)IE1效率名義限值表450Hz時(shí)IE2效率名義限

10、值表560Hz時(shí)IE2效率名義限值表650Hz時(shí)IE3效率名義限值表760Hz時(shí)IE3效率名義限值表8 效率限值表對(duì)于給定的機(jī)座號(hào)和輸出功率，一般來(lái)說(shuō)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成60Hz時(shí)比設(shè)計(jì)成50Hz更容易達(dá)到高效率。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的尺寸和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系不像理論上輸出與速度的關(guān)系的線性增加，如從50Hz到60Hz增加了20%.在中小型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，繞組損耗I2R是主要損耗。當(dāng)轉(zhuǎn)矩保持不變時(shí)，從50Hz到60Hz他們基本上保持不變。雖然風(fēng)摩耗，鐵耗會(huì)隨著頻率的增加而增加，但他們?cè)谶@類(lèi)電動(dòng)機(jī)中只占有很小的部分。因此，60Hz時(shí)損耗增加小于20%而輸出功率增加了20%，因此，相比50Hz時(shí)，效率得到改善。實(shí)際上，無(wú)論5

11、0Hz還是60Hz電機(jī)輸出功率的設(shè)計(jì)是按照標(biāo)準(zhǔn)的功率等級(jí)進(jìn)行的，如IEC60072-1和地方標(biāo)準(zhǔn)例如EN50374。因此，電動(dòng)機(jī)額定功率的增加并不總是滿足20%的原則。因此，如果電動(dòng)機(jī)在各自的頻率下都是優(yōu)化設(shè)計(jì)的，那么60Hz時(shí)的優(yōu)勢(shì)還是適用的。50Hz和60Hz之間的效率差隨著極數(shù)和電機(jī)尺寸而變化。一般來(lái)說(shuō)，三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)功率從0.75kW到370kW，60Hz時(shí)的效率比50Hz時(shí)的效率高2.50.5。僅僅大功率2P電機(jī)，由于鐵耗和風(fēng)摩耗比例較高在60Hz時(shí)效率有所減少。 50Hz效率與60Hz效率4P電機(jī)的曲線0.75 kW to 375 kW10%2%IEC 60034-30 (Ed. 1.0) 200850Hz時(shí)用計(jì)算公式處理60Hz時(shí)則按如下原則處理：輸出功率在兩個(gè)連續(xù)的額定功率中間或以上時(shí)效率取功率大的一點(diǎn)為額定值。輸出功率在低于兩個(gè)連續(xù)的額定功率中間值時(shí)效率取功率小的一點(diǎn)為額定值。 非額定功率時(shí)效率的插值 對(duì)應(yīng)IE1等級(jí)的電機(jī) 目前我國(guó)的Y、Y2、