EN
Gyorslinkek
A háromfázisú aszinkronmotorok az ipari automatizálás legtöbb berendezésének alapját képezik, és az elektromos energiát elektromágneses indukció elve alapján alakítják át mechanikai mozgássá. Ezek a motorok egyensúlyozott háromfázisú felépítésük miatt jobb teljesítményjellemzőket nyújtanak az egylöketű alternatívákkal szemben, ami simább üzemeltetést és magasabb hatásfokot eredményez. Ezért használják őket olyan gyakran berendezésekben, mint például szivattyúk, kompresszorok és szállítószalagok az ipari létesítményekben. A Nemzetközi Energiaügynökség (2022-es jelentése) legfrissebb adatai szerint az iparban felhasznált energia körülbelül 65 százalékát ezek a motorok fogyasztják. Hatékony működtetésük nemcsak jó üzleti gyakorlat az áramszámlák csökkentése érdekében, hanem jelentős szerepet játszik abban is, hogy Ausztrália elérje azokat a nagyra törő szén-dioxid-kibocsátási célokat, amelyekről manapság annyit beszélnek.
Ausztráliában a minimális energiahatékonysági szabványok (MEPS) minimális hatásfok-követelményeket állapítanak meg az országos hazai piacon kapható összes villanymotor esetében. Ezek a szabályok a 2012-es Üvegházhatású Gázok és Energia Minimális Szabványok törvénye alá tartoznak, amely gyakorlatilag leállítja a régebbi, kevésbé hatékony motortervek forgalmazását, mint a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére irányuló szélesebb körű intézkedések részét. Már 2019-től kezdve senki sem adhatott jogellenesen értékesíteni 0,75 kW feletti IE1 osztályú motorokat. Ez arra kényszerítette a gyártókat és vásárlókat egyaránt, hogy jobb minőségű, például IE3 hatásfokú modellek felé forduljanak, ugyanakkor lehetőséget biztosított a költségvetéstől függően még fejlettebb IE4-es változatok alkalmazására is. A változások jelentős hatást gyakoroltak azokra az iparágakra, amelyek erősen támaszkodnak a motorrendszerekre.
A MEPS szabályozások olyan háromfázisú aszinkronmotorokat foglalnak magukban, amelyek névleges teljesítménye több mint 0,75 kW. Ezt a határértéket azért választották, mert ezek a motorok jellemzően az ipari létesítményekben használtak, ugyanakkor kizárja a háztartási készülékek és kisebb eszközök többségét. A kereskedelmi célra használt motorok által fogyasztott energia több mint 80%-a ebbe a kategóriába tartozik. Ahhoz, hogy megfeleljenek ezen szabványoknak, a gyártóknak vizsgálati dokumentációt kell biztosítaniuk, amely igazolja, hogy termékeik az AS/NZS 60034.2-1:2019 szabvány előírásainak megfelelő hatásfokkal rendelkeznek. Ezek a vizsgálatok biztosítják, hogy minden összhangban legyen a nemzetközileg elfogadott referenciastandardokkal, például az IEC 60034-30 szabvánnyal. A dokumentáció rendezése szinte kötelezővé válik minden olyan gyártó számára, aki ebben a teljesítménytartományban értékesít motorokat.
A háromfázisú aszinkronmotorok az IEC 60034-30 szabvány szerint négy különböző hatásfok-kategóriába sorolhatók. Az IE1 osztály jelenleg alapvetően a szabványos hatásfokot jelenti, de a legtöbb gyártó már túllépett ezen. Az IE2-be való áttérés a „Magas hatásfokot” (High Efficiency) jelenti, amely jobb maganyagok és fejlett tekercselési módszerek révén körülbelül 15–20 százalékkal csökkenti az energia-veszteségeket az IE1-hez képest. 2019 eleje óta az ausztrál szabályozások többnyire legalább IE3 (Prémium hatásfok) besorolású motorokat írnak elő, amelyek a veszteségeket akár 40 százalékkal is csökkentik a régebbi modellekhez képest. Létezik továbbá az IE4 (Szuper prémium hatásfok), amely újrafogalmazott tervezési megoldások és különleges anyagok, például amorf acél alkalmazásával további 15–20 százalékos javulást nyújt. Ezek a felső kategóriás motorok azonban még nem terjedtek el széles körben, mivel magasabb árral és számos piacon korlátozott elérhetőséggel rendelkeznek.
Az IE3 szabványnak való megfelelés érdekében a gyártók általában több mérnöki fejlesztést is bevezetnek. Optimalizálják a sztator és rotor hornyok geometriáját, hogy csökkentsék a mágneses veszteségeket, nagyobb vezetőképességű réztekercseket használnak a jobb elektromos teljesítmény érdekében, és nagyobb pontossággal megmunkálják az alkatrészeket a súrlódás csökkentése érdekében. A NATA akkreditált laborokban végzett tesztek igen lenyűgöző eredményeket mutatnak, amikor az elavult IE1 motorokról újabb IE3-as verziókra váltanak: az országos szintű éves megtakarítás körülbelül 6,8 terawattóra 2023-as Clean Energy Council adatok szerint. A tanúsításhoz az AS/NZS 60034.2-1:2019 szabványt kell követni, amely meghatározza ezeknek a motoroknak a teljes terhelés melletti üzem során elvárt hatásfokára vonatkozó követelményeket, valamint a normál használat során megengedett maximális hőmérséklet-növekedést.
2019-ben a MEPS-szabályozások véget vetettek az új, 0,75 kW feletti IE1 motorok értékesítésének különböző iparágakban, ami azt jelentette, hogy megszűnt a régi modellek körülbelül negyedének forgalomba hozatala (ahogyan azt a Klímaváltozási és Energiaügyi Minisztérium 2021-es eredményei is jelezték). Amikor a vállalkozások IE3 szabványnak megfelelő motorokra váltanak, általában 1,8 és 3,2 év között térül meg a befektetés. Nehézgépekkel működő gyáraknál a megtérülés még gyorsabb is lehet, néha két éven belül, mivel ezek az újabb motorok egyszerűen sokkal kevesebb energiát fogyasztanak.
Habár az IE4 motorok 98,6%-os hatásfokot érhetnek el szabályozott körülmények között az IE3-hoz képest, amely 97,2%, elterjedésüket három fő akadály nehezíti:
A háromfázisú aszinkronmotorok az utóbbi időben jelentősen megváltoztak, mivel a gyártóknak napjainkban szigorúbb MEPS-szabványoknak kell megfelelniük. A modernabb motorok tervezése során gyakran használnak magasabb minőségű acéllemezeket, valamint pontosabban gyártott réz forgórészeket, amelyek csökkentik a zavaró örvényáramokat és az ellenállási veszteségeket. Egy nemrég megjelent tanulmány az International Energy Agency (Nemzetközi Energiaügynökség) részéről kimutatta, hogy az IE3 szabványnak megfelelő motorok kb. 15–20 százalékkal kevesebb energiát pazarolnak el üresjárat közben, mint a régi IE1-es modellek. Azoknál a gyáraknál, ahol egész nap több motor is folyamatosan üzemel, ez évente motoronként körülbelül 4,8 millió wattóra megtakarítást jelent ugyanezen jelentés szerint. Ilyen hatásfok javulás hosszú távon jelentős különbséget jelent az üzemeltetők számára, akik figyelemmel kísérik költségeik alakulását.
A számítási modellezés fejlődése lehetővé teszi az elektromágneses mezők pontos optimalizálását a sztator tekercselésekben, így akár 92–95% hatásfok érhető el részterhelés mellett is – ez fontos előrelépés annak fényében, hogy az ipari motorok 63%-a 75% alatti terheléssel üzemel. A javított hőkezelés, amely szegmentált hűtőcsatornákat és hibrid kerámiacsapágyakat tartalmaz, meghosszabbítja az élettartamot anélkül, hogy ez befolyásolná az MEPS-szabványoknak való megfelelést.
Amikor változó fordulatszámú hajtásokat kapcsolnak háromfázisú aszinkronmotorokhoz, lehetővé válnak a nyomaték és a fordulatszám valós igény szerinti, menet közbeni módosításai. Ez a megoldás általában 22–35 százalékos energia-megtakarítást eredményez szivattyúk és kompresszorok esetében. A legújabb szabályozások kiterjesztették a minimális energiateljesítményre vonatkozó előírásokat az 0,12 és 0,75 kW közötti teljesítményű kisebb motorokra is. Ezek korábban ipari szinten az elpazarolt villamosenergia mintegy kilenc százalékáért voltak felelősek. A 2022-es adatok alapján az újabb modellek ezen a teljesítménysávon ténylegesen elérhetik az IE3 hatékonysági szintet, miközben beszerzési áruk csupán 7–12 százalékkal magasabb. A legtöbb vállalatnál a befektetés viszonylag gyorsan megtérül, általában körülbelül tizenhárom hónap alatt, figyelembe véve az így folyamatosan realizálható megtakarításokat.
Ausztrália AS/NZS 60034.2-1:2019 szabványa most már összhangba hozza a motorok tesztelési eljárásait az IEC 60034-2-1 nemzetközi irányelvekkel, ami lényegesen pontosabbá teszi a hatásfokveszteség méréseket. Elmúlt a régi, 10%-os tűrési határ a részterhelésnél teljesítménybecsléskor. Az új szabályok valódi teljes terheléses tesztelést írnak elő kalorimetrikus módszerek vagy bemenő/kimenő értékek összehasonlítása révén. Amikor a NECA ellenőrzést végzett 2022-ben, érdekes dolgot vett észre: a gyártók a régi rendszer szerint körülbelül 5%-kal túlbecsülték a hatásfokot. Ez a változás határozottan átláthatóbbá tette a piacot, és megnövelte a fogyasztók bizalmát abban, amit ezektől a motoroktól valójában kapnak.
Az MEPS-jóváhagyás megszerzéséhez a háromfázisú aszinkronmotoroknak szigorú értékelésen kell átesniük:
A tanúsított motoroknak „MEPS Compliant” címkét kell viselniük, és dokumentációval kell alátámasztaniuk az IE3 vagy annál magasabb hatásfokot. 2020 óta ezek a intézkedések 27%-kal csökkentették a nem megfelelő importokat (NECA 2023), megerősítve Ausztrália szabályozási keretrendszerének hatékonyságát.
Mindenki, aki háromfázisú aszinkronmotorokat értékesít vagy importál 0,75 kW feletti teljesítménnyel, biztosítania kell, hogy termékei legalább az IE3 hatásfok-szintet elérjék. A szabályok azt is előírják, hogy a vállalatok részletes műszaki dokumentációt őrizzene meg pontosan hét évig, és készek legyenek a Greenhouse and Energy Minimum Standards szakembereinek előre nem bejelentett ellenőrzéseire. Ha lebuknak, az nemcsak kellemetlen, hanem komoly pénzügyi kockázatokkal is jár. Az Equipment Energy Efficiency Program keretében a vállalkozások akár 430 ezer dolláros bírságra is számíthatnak, ha hamis állításokat tesznek a motorok hatásfokáról. Ezek a büntetések különösen súlyosak, amikor a vállalatok kevésbé hatékony modelleket próbálnak átadni magasabb szintet teljesítő termékként.
Ausztráliában minden szabályozott motor esetén kötelező a MEPS-címke, amely feltünteti a motor IE besorolását, teljesítményértékét, valamint az alkalmazandó vizsgálati szabványt. Ezeknek a motoroknak a beszerzésekor a szállítóknak törvényileg kötelesek átadni a megfelelő megfelelőségi dokumentumokat a tesztelési eredményekkel együtt, amelyeknek az AS/NZS 60034.2-1:2019 irányelveknek kell megfelelniük. Egyre nagyobb hangsúlyt kap továbbá a motorok eredetének nyomon követése. Számos helyen most már speciális adatbázisokat írnak elő, amelyek egyedi sorozatszámokon keresztül követik az energiahatékonysági osztályokat. Ez segít megakadályozni, hogy hamis termékek kerüljenek a piacra. Ennek a rendszernek részeként a gyártóknak ténylegesen legalább öt teljes évig nyilván kell tartaniuk az egyes motorok gyártásával kapcsolatos adatokat a gyárból történő kikerülés után.
Amikor a vállalkozások lecserélik a régi IE1 motorokat az újabb IE3-as verziókra, általában 7% és 10% közötti energiafelhasználás-csökkentést érnek el. Az IE4-es modellekre való áttérés még jobb eredményeket hoz, a megtakarítás itt körülbelül 15%-tól akár 20%-ig terjedhet. Olyan létesítményeknél, ahol az eszközök évi több ezer órán keresztül folyamatosan működnek, az IE3-as szintre való fejlesztés általában viszonylag gyorsan megtérül, gyakran mindössze egy év után, legfeljebb két és fél év alatt. Vegyünk például egy tipikus 75 kW-os motort, amely folyamatosan üzemel, jelenlegi, kilowattóránként körülbelül 0,18 amerikai dolláros áramköltség mellett. Ennek az IE4-es modellre való cseréje ténylegesen évente több mint nyolcezer ausztrál dollárt takaríthat meg. Ilyen mértékű megtakarítás esetén a legtöbb vállalat befektetése kevesebb mint tizennyolc hónap alatt megtérül, így ezek a fejlesztések nemcsak környezetvédelmi, hanem pénzügyi szempontból is okos döntést jelentenek.
Mi az a háromfázisú aszinkronmotor?
Olyan motorok, amelyek ipari berendezésekben használatosak, és elektromágneses indukció segítségével alakítják át az elektromos energiát mechanikus mozgássá. Hatékonyabbak és simább működést nyújtanak, mint a egylöketű motorok.
Mi az MEPS keretrendszer Ausztráliában?
Az MEPS minimális energiahatékonysági előírásokat állapít meg villanymotorok számára az energiahatékonyság növelése és a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése érdekében a Greenhouse and Energy Minimum Standards törvény keretében.
Miért kötelezőek az IE3 motorok Ausztráliában?
Az IE3 motorok használata az energiahatékonyság javítása és az áramfogyasztás csökkentése érdekében szükséges, figyelembe véve a 2019-es szabályozást, amely tiltja a kevésbé hatékony IE1 motorok forgalmazását.
Miért nehéz az IE4 bevezetése?
Az IE4 motorok bevezetését akadályozza a magasabb kezdeti költség, bizonyos teljesítménytartományokban korlátozott elérhetőség, valamint az, hogy nincs MEPS-követelmény, amely kötelezővé tenné a megfelelést.
