
图1 决定驱动装置效率的并非仅仅只是电机,而是整个驱动系统。
2009年,欧盟通过了相关条例640号,这项条例内容涉及环保电机的设计问题。此项条例获批的原因是驱动系统耗费了约70%的工业用电量,然而将能源效率提高20%~30%其实并不难,提高能效最重要的因素之一就是使用高效节能电机和电机系统。
该条例规定了三个阶段:自该条例生效起,不可再将未能达到一定能源效率水平的驱动系统出售或投入使用。从2011年年中起,所有电机必须至少达到IE2能效水平;2015年1月第二阶段生效,这意味着额定输出功率为7.5~375 kW的电机要么达到IE3能效水平,要么必须装配转速调节器,使其能效水平保持在IE2;2017年将步入第三阶段,在此阶段将把第二阶段的有效范围扩展到额定输出功率从0.75 kW起的更加小型的电机上。
利用电机转速控制取代技术控制是一种非常有效的措施。当进行技术控制时,油泵电机总是以额定转速运行,限制器会将其调节到实际所需的体积流量 。显然,这种方法并不节能。变频器则可将电机调节到所需的转速,从而使其只需消耗必须的电量。

图2 根据欧盟标准EN 50598的驱动系统分类:通过预定义工作点的功率损耗评估能效。
欧盟标准重视驱动系统
我们可以看到,在进行能效评估时,必须将驱动系统的电机、变频器及其他组成部分看作为一个系统。2014年12月发布的新的欧盟标准EN50598实现了这一点,该标准定义了若干系统,这些系统对整体效率水平的评估具有重要意义。
一个完整的驱动系统(完整传动模块CDM)是指装配有辅助部件,如保护装置、可调变压器和通风冷却器的电子电力变频器。电机、电机电缆和CDM组合在一起被称为PDS(电力驱动系统),然后再加装上机械传动部件,如皮带或驱动装置等,便组成了一个完整的“驱动装置(Driven Equipment)。”把包含这种驱动装置或负载机的单元视为一个系统,该单元名为“拓展产品” :(Extended Product).
用于观察该系统在实际应用中的时间/负载特性,并将其进行分级的能效指数将以其他标准被定义。这些标准,例如针对电动机的,应于明年发布。这样一来,这些被直接完整的安装到产品中的电机,如驱动装置或电动机,也将被相应条例规范,而现有的条例尚不包含这些电机。
此外,新标准意味着不再需要用到目前通常以百分比形式给出的有效作用系数。现在具体的功率损耗会被列举出来。这是有特殊意义的:一方面,考虑到的不再只是单一的电机,而是一个由若干具有不同有效作用系数的部件组成的系统,像电机电缆这样的系统组件也将被纳入考虑范围;另一方面,必须在特定的工作点对有效作用系数进行测量,否则所测系数会产生误导作用。以前测量有效工作系数要容易的多,现在同步电机以一定的转速每运行一次,就得测量出针对此转速的有效工作系数。当对转速进行调节时,会根据不同的转速得出各种不同的有效工作系数。
该标准定义了从典型负载机的负载特性中推导出来的八个负荷节点。它们被用来确定电机和CDM的功率损耗。变频器负荷节点是电机负荷节点的90%,在负载情况下电机转差率也会被考虑。

图3 为了实施标EN 50598,就必须给驱动系统下定义。该图显示了它们之间的相互关联。
测定功率损耗
IE等级很容易定义:IE0包含所有电机和变频器。它们在100%的扭矩或90%的频率时,功率损耗大于规定基准值的125%。当功率损耗低于基准值的75%时,才可达到IE3。观察PDS, 极限值在不断改变,变化范围在80%至120%之间。该系统的能效值被称为IES。其他的极限值表明,一个IE2电机和IE2变频器的组合不一定就是IE2-PDS。
功率损耗的相加可以实现系统的自主排列和分级。这种新型的评级方法为机械制造商带来了灵活性。只要遵守分级规则,就可以得出系统效率。这种方法很复杂,但结果却发现它更简单,灵活。
欧盟标准EN 50598 说明
●欧洲标准EN 50598规定要求对电力驱动机械中的电力驱动系统采用低压环保设计。
●德国电子与电气工业协会(ZVEI)已经把关于该标准本身、能效等级和计算功率耗损等最重要的信息总结成册。
评论
加载更多