Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

MEPS a důvody pro používání motorů

Co bude platit od roku 2011?
 
Michael Burghardt, produktový manažer,
Danfoss GmbH, VLT Antriebstechnik
 
Dlouhodobě rostoucí ceny energií zvyšují zájem o energetické úspory a snižování nákla­dů. Koncoví uživatelé si od toho slibují, že i přes zvyšující se ceny energií udrží své pro­vozní náklady konstantní, nebo je dokonce sníží. Výrobci strojů a zařízení dosáhnou men­ší energetickou spotřebou konkurenční výhodu. A vedle ryze komerčních důvodů to je i společenský tlak, který nutí výrobce co nejefektivněji využívat disponibilní zdroje, a tím také významně redukovat emise CO2.
 
Rovněž působí na vývoj energeticky účinných technických zařízení i politic­ké vlivy. Tímto způsobem definuje např. směrnice EU Energy related Products (ErP, 2009/125/EC) – dříve Energy using Products (EuP, 2005/32/EG a 2008/28/EG) – požadavky na provedení výrobků spotře­bovávajících energie z hlediska ochrany životního prostředí. Směrnice prosazuje in­tegrovanou produktovou politiku (IPP) Ev­ropské unie, která zahrnuje celkový život­ní cyklus elektrického zařízení počínaje výrobou a jeho likvidací konče. Hospodářské požadavky na úspory energií u elektromo­torů však nejsou ničím novým. Již od roku 1998 platí pro třífázové motory třídy účin­nosti eff1 eff3. Tato klasifikace účinnos­ti – eff, vznikla z iniciativy CEMEP (Com­mission of Electric Machinery and Power Electrics Manufacturers, Evropská komi­se výrobců elektrických strojů a výkonové elektroniky).
 

MEPS – další součást energetické politiky EU

 
Další krok tímto směrem představu­je schválení směrnice EU MEPS (Mini­mum Energy Performance Standard) pro třífázové asynchronní motory. Vyhláška EU (EG) č. 640/2009 stanoví od polovi­ny roku 2011 závazné minimální stupně účinnosti pro vybrané elektromotory, které se v budoucnu objeví na evropském trhu. Jejím cílem je rychlejší využití skrytých potenciálních energetických úspor v mo­dernizovaných zařízeních a zároveň zajiš­tění lepší ochrany klimatu snížením ener­getické spotřeby. Tímto stanoví tato vy­hláška základní kámen programu EU pro konstrukci zařízení přívětivou k životnímu prostředí. Po technické stránce se tato směr­nice orientuje na mezinárodní běžný stan­dard IE (International Efficiency) podle IEC 60034-30 (odpovídá ČSN EN 60034--30 Točivé elektrické stroje – Část 30: Tří­dy účinnosti jednootáčkových trojfázových asynchronních motorů nakrátko /IE kód/).
 
Tyto minimální třídy účinnosti, které bu­dou od poloviny roku 2011 uplatněny ve třech stupních, se budou týkat veškerých dvou-, čtyř- a šestipólových třífázových asynchron­ních motorů s konstantními otáčkami ve vý­konovém rozmezí 0,75 až 375 kW a jme­novitým napětím do 1 000 V, jež pracují v trvalém provozu. Výjimku z tohoto naříze­ní bude mít jen několik málo druhů motorů. Mezi ně patří:
  • speciální motory (vyrobené jen pro jednu určitou činnost), které jsou za provozu zce­la ponořeny do kapaliny;
  • motory, které jsou zcela vestavěny např. v čerpadle nebo ventilátoru, takže není možné stanovit jejich vlastní účinnost ne­závisle na komplexním zařízení;
  • motory, které jsou dimenzovány na jednu činnost v atypickém prostředí, jako např. ve výškách přes 1 000 m nad mořem, v ma­ximálních teplotách prostředí vyšších než 400 °C;
  • motory v potenciálně výbušných prostře­dích podle směrnice 94/9/EG.
Zároveň je povinností výrobců udávat na typovém štítku motoru a v produktové doku­mentaci třídu IE a hodnoty stupně účinnosti.
 

Mezinárodní normy jako podklad pro MEPS

 
Podklad pro standardy minimální účin­nosti představují mezinárodně uznávané minimální třídy účinnosti IE uvedené v IEC 60034-30. Mezní hodnoty pro jednotlivé třídy jsou částečně srovnatelné s třídami účinnosti eff rozšířenými v Evropě (tab. 1).
 
Dodržování tříd IE je zá­vazně předepsáno od roku 2011, ale přesto se již v roce 2010 mnoho výrobců touto klasifikací řídilo.
Tato pravidla EU před­pokládají postupné zvyšo­vání požadavků na účinnost motorů (tab. 2).
 

Třídy IE a eff – značné rozdíly v detailech

 
Ačkoliv jsou mezní hod­noty obou standardů srov­natelné, existují rozdíly ve stanovení stupně účinnos­ti. Účinnosti tříd eff jsou založeny na sto let starých metodách pro zjišťování dílčích ztrát (IEC 60034--2:1996). Stanovení účin­nosti podle tříd IE je napro­ti tomu realizováno s vyšší přesností.
 
Zpravidla jsou hodno­ty naměřené podle postu­pů uznávaných pro třídy IE cca do 10 kW o 2 až 3 % a cca od 100 kW asi o 1 % horší než hodnoty naměřené podle starých postu­pů. Norma zohledňuje tyto rozdíly při srov­návání tříd IE s třídami eff.
 
Vedle tříd IE1 až IE3 definovaných v normě IEC 60034-30, popisuje návrh nové normy IEC 60034-31 ještě třídu IE4. Třídy IE1 až IE3 jsou přednostně zaměře­ny na motory napájené ze sítě, zatímco nor­ma IE4 se vztahuje také na motory s regu­lací otáček.
 

Co to znamená pro uživatele a konstruktéry strojů?

 
V praxi tato pravidla představují některé změny pro konstruktéry strojů a rovněž i pro jejich uživatele. Pro uživatele ale ještě platí ur­čitý stupeň ochrany z hlediska používání do­savadních zařízení. Přesto se ale v praxi pro­jeví určitá omezení. Od stanovených termínů nesmějí výrobci motorů – kromě uvedených výjimek – uvést v EU do provozu třífázové asynchronní motory, které nesplňují poža­davky MEPS. Z hlediska uživatele je přede­vším problematické, že motory IE2 a IE3 ne­mají vždy shodné připojovací rozměry a dél­ky motorů s dříve používanými motory eff 2. Takže v případě výpadku starého motoru nemůže uživatel v mnoha případech uskutečnit náhradu novým identickým motorem. Pokud by nebyl k dispozici vhodný motor, zbývá pou­ze možnost nechat vadný motor opravit nebo se pokusit přizpůsobit instalaci novému moto­ru splňujícímu požadavky MEPS.
 
Naproti tomu je třeba očekávat rovněž i u výrobců motorů a konstruktérů strojů ur­čité změny. Teoreticky je možné obejít nové motory MEPS pomocí případných úprav zaří­zení. Proti tomu ale stojí dva důležité faktory:
 
Za prvé již od poloviny roku 2011 nebu­dou k dispozici ani pro uživatele žádné moto­ry třídy IE1, nebudou-li splňovat požadavky MEPS, popř. nebude dovoleno takové moto­ry uvádět do provozu.
 
Za druhé se bude na trhu zvyšovat poptávka po motorech IE2/IE3. Tento trend bude mimo jiné také zřetelný u aplikací v oblasti ATEX (Atmosphères Explosibles, prostředí s nebez­pečím výbuchu). Podle příslušného naříze­ní jsou tyto motory vyjmuty z této klasifika­ce, nicméně stále více výrobců certifikuje své motory ATEX podle standardu IE.
 
Takže výrobci motorů a rovněž výrobci a konstruktéři strojů a zařízení budou nuce­ni přejít na nové druhy motorů podle MEPS i v oblastech, kde by to nebylo jinak nezbyt­ně nutné. Protože se uživatelé již nyní začínají ve zvýšené míře orientovat na využívání mo­torů IE2 a mají v úmyslu dále zvyšovat jejich účinnost, dojde zcela jistě k uplatnění podílu motorů s permanentními magnety (PM). Tyto mají již z principu vyšší účinnost a dá se s nimi snadněji dosáhnout takových stupňů účinnosti, které překračují třídu IE3. A rovněž přichází jako alternativa MEPS v úvahu moderní regu­lace otáček v podobě měničů frekvence.
 

Alternativa MEPS

 
EU věnuje pozornost problematice vý­měny motorů a velkému potenciálu energe­tických úspor díky regulaci otáček pohonů. Jako alternativu k plánovaným třídám IE3 nařízení akceptuje rovněž motory IE2 napá­jené z měničů frekvence. Dodržování třídy IE3 nebo alternativy IE2 plus měnič je třeba zaručit v místě provozu.
 
 
Obr. 1. Příklad použití elektromotorů v pohonářské aplikaci
Obr. 2. Kombinace elektromotoru a měniče frekvence
 
Tab. 1. Porovnání tříd energetické účinnosti podle IEC 60034-30 a CEMEP
Tab. 2. Termíny pro zákaz uvádění nových třífázových asynchronních motorů do provozu v EU při nesplnění klasifikace IE