エネルギー効率の高いモーターは実際にどれくらいの電力を節約できるのでしょうか?

導入：

高効率モーター (高効率モーター) は、より高効率のモーターを指し、その効率値は GB18613-2012 規格レベル 2 に達することができます。高効率モーターは、新しいモーター設計、新技術、新材料を採用し、電磁エネルギー、熱エネルギー、機械エネルギーの損失を低減し、出力効率を向上させます。標準モータと比較して効率が平均4%向上。

In May 2020, China announced the latest motor energy-efficiency standard "GB18613-2020 motor energy-efficiency limits and energy-efficiency levels", the standard was formally implemented on June 1, 2021, IE3 (international standards) below the energy-efficiency motors will be mandatory discontinued, and the domestic motor industry has fully entered the era of IE3 high-efficiency.

新しい国家基準では、基準の施行日以降、IE3効率が中国の最低三相非同期モーター効率限界値（三段階エネルギー効率）となり、三相非同期モーターのIE3エネルギー効率限界値よりも低くなることも規定されている。非同期モーター（IE2 シリーズモーターなど）の再生産と販売は禁止されており、中国の中小型三相非同期モーターの効率レベルが再びグレードのレベルを向上させていることを示しています。新しい国家基準では、二次的な省エネ評価指標としてIE4効率も挙げられています。

新しい国家基準の実装後の GB 18613-2020 モーターのエネルギー効率ラベルの違いを以下に示します。

高効率モーターの省エネ対策

電動機の効率向上対策。電動機の省エネは、電動機の設計、製造から、電動機の選択、運転、調整、分解整備、廃棄に至るまで、電動機のライフサイクル全体に関わる体系的なプロジェクトであり、その効果を考慮する必要があります。電動機のライフサイクル全体からの省エネ対策が検討されており、国内外では電動機の効率向上に向けて主に以下のような観点から検討が行われています。

省エネモーターの設計とは、最適化設計技術、新材料技術、制御技術、統合技術、試験検査技術、その他の最新の設計手段を使用して、モーターの電力損失を低減し、モーターの効率を向上させることを指します。 、高効率モーターを設計します。

モーターは電気エネルギーを機械エネルギーに変換すると同時に、モーター自体もエネルギーの一部を失います。一般的な AC モーターの損失は、一般に固定損失、変動損失、浮遊損失の 3 つの部分に分けることができます。

可変損失は負荷に応じて変化し、ステータ抵抗損失（銅損）、ロータ抵抗損失、ブラシ抵抗損失が含まれます。固定損失は負荷とは関係なく、鉄心損失や機械損失も含みます。鉄損はヒステリシス損と渦電流損から構成され、電圧の二乗に比例し、ヒステリシス損は周波数にも反比例します。その他の浮遊損失は、機械的損失と、回転による風抵抗損失やベアリングやファン、ローターなどの摩擦損失を含むその他の損失です。

高効率モーターの特長

1、省エネ、長期運転コストを削減、繊維、ファン、ポンプ、コンプレッサーに非常に適しており、1年間の節電に依存してモーターの購入コストを回収できます。
2、ダイレクトスタートまたは周波数コンバータによる速度調整は、非同期モーターに完全に置き換えることができます。
3、希土類永久磁石のエネルギー効率の高いモーター自体は、通常のモーターよりも15℅以上エネルギーを節約できます。
4、モーターの力率が 1 に近く、力率補償器を追加せずにグリッドの品質係数を向上させます。
5、モーター電流が小さく、送電および配電容量を節約し、システムの全体的な動作寿命を延ばします。
6、省電力予算：55キロワットのモーター、たとえば、高効率モーターは一般的なモーターより15℅節約でき、キロワット時あたりの電気代は0.5元で計算され、1年以内に省エネモーターを使用します。節約した電気代はモーターの交換で回収できます。

高効率モーターのメリット:
ダイレクトスタートにより、非同期モーターを完全に置き換えることができます。
レアアース永久磁石のエネルギー効率の高いモーター自体は、通常のモーターよりも3℅以上の電力を節約できます。
モーターの力率は一般に 0.90 より高く、力率補償器を追加しなくても系統の品質係数が向上します。
モーター電流が小さいため、送電および配電容量が節約され、システム全体の動作寿命が長くなります。
プラスドライブはソフトスタート、ソフトストップ、無段階速度調整を実現でき、省電力効果がさらに向上します。

モーターの5大損失

固定子損失

実際にモーターステーター I^2R 損失の主な手段を削減します。より広く使用されている方法は次のとおりです。
1、ステータスロット断面積を増加します。同じステータ外径の場合、ステータスロット断面積を増加すると、磁気回路面積が減少し、磁密度の歯が増加します。
2、ステータスロットのフルスロットレートを増加させます。これは低電圧小型モータにとってより効果的です。最適な巻線と絶縁サイズの適用、大きなワイヤ断面積により、ステータのフルスロットレートを増加できます。
3、固定子の巻線端の長さを短くしてみてください。固定子の巻線端の損失は巻線の総損失に占める割合が1/4〜1/2になり、巻線の端の長さを短くして、モーターの効率を向上させることができます。実験によると、端の長さは 20% 減少し、損失は 10% 減少しました。

ローター損失

モーターローター I^2R 損失は主にローター電流とローター抵抗に関連しており、対応する省エネ方法は主に次のとおりです。
1、ローター電流を減らす。これは電圧とモーター力率の改善から考えられます。
2、ロータースロットの断面積を増やす。
3、太いワイヤーと低抵抗材料の使用など、ローター巻線の抵抗を減らします。これは小型モーターにとってより意味があります。小型モーターは一般に鋳造アルミニウムローターであるため、鋳造銅ローターを使用すると、総損失が発生します。モータのコストは10～15％削減できますが、高温での製造が必要な銅鋳造ローターは現状ではまだ普及しておらず、アルミ鋳造ローターに比べて15～20％コストが高くなります。

鉄の消費量

モーターの鉄の消費は、次の方法で削減できます。
1、磁束密度を下げるには、鉄芯の長さを長くして磁束密度を下げますが、モーターが使用する鉄の量は増加します。
2、誘導電流の損失を減らすために鉄チップの厚さを減らします。たとえば、熱間圧延ケイ素鋼の代わりに冷間圧延ケイ素鋼を使用すると、ケイ素鋼の厚さを減らすことができますが、鉄チップが薄いと鉄チップの数が増加し、モーター製造チェンベン。
3、ヒステリシス損失を低減するために良好な磁気伝導性を有する冷間圧延ケイ素鋼板の使用。
4、高性能鉄チップ絶縁コーティングの使用;
5、熱処理と製造技術、鉄片加工の残留応力はモータ損失に深刻な影響を与え、ケイ素鋼板の加工、切断方向、打ち抜きおよびせん断応力は鉄心損失に大きな影響を与えます。珪素鋼板のミーリング方向の切削や、珪素鋼打ち抜きの熱処理などにより損失を10～20%低減することが可能です。

はぐれロス

現在、モーターの漂遊損失に関する理解はまだ研究段階にありますが、現時点では漂遊損失を削減する主な方法のいくつかは次のとおりです。
1、ローター表面の短絡を減らすために熱処理と仕上げを使用します。
2、ロータースロット内面の絶縁処理;
3、固定子巻線の設計を改善することで高調波を低減します。
4、高調波を低減する設計と調整によりロータスロットを改善し、ステータ、ロータ歯溝を増やし、傾斜スロットとして設計されたロータスロット形状、直列接続された正弦波巻線、散在巻線、およびショートピッチ巻線の使用により、大幅に低減できます。高調波。従来の絶縁スロットウェッジの代わりに磁気スロットマッドまたは磁気スロットウェッジを使用し、モータステータのコアのスロットを磁気スロットマッドで埋めることで、追加のスプリアス損失を低減する効果的な方法です。

風摩擦損失

注意しなければならないのは、モーターの総損失の約 25% を占めることです。摩擦損失は主にベアリングとシールによって引き起こされますが、次の対策によって軽減できます。
1、シャフトのサイズを最小限に抑えますが、出力トルクとローターダイナミクスの要件を満たす必要があります。
2、高効率ベアリングの使用;
3、高効率潤滑システムと潤滑剤の使用。

要約する

産業力としてのモーター製品は、国の発展速度と産業政策に大きく依存するため、市場機会をどのように掴み、製品構造をタイムリーに調整し、市場性のある製品を開発し、省エネモーター製品の優れた差別化を選択するかが重要です。国の産業政策が焦点です。世界的に見ると、モーター産業は高効率、省エネルギーの方向に発展しており、発展の可能性は非常に大きいです。すべての先進国は、モーターのエネルギー効率基準を順次策定してきました。欧米などの先進国ではモータのエネルギー効率アクセス基準の改善が進められており、基本的にはすべての省エネモータが使用されており、一部の地域では超高効率省エネモータの使用が始まっています。

例

Y シリーズの通常の 7.5KW モーターが登場する前の企業では、工場内で同時に合計 10 台が稼働し、1 日 8 時間、年間 300 日稼働していました。今年、この企業は設備をアップグレードし、10セットのモデルIE3-132M-4P-7.5KWモーターを交換しました。出力は同じですが、大幅に電力を節約しました。

同じ電力の 7.5KW、通常の Y モーター効率 87%、エネルギー効率の高いモーター効率 90.1%、その後、年間全体:

◆ Y-132M-4P-7.5KW の年間消費電力量は：（7.5/0.87）8300=20,689.6度

◆ IE3-132M-4P-7.5KW の 1 年間の電力使用量:
(7.5/0.901)8300=19,977.8度

◆ 年間節電後の省エネモーター使用量：20,689.6 - 19977.8 = 711.8 度

この企業は 7.5KW のエネルギー効率の高いモーターを 10 セット使用しています。 年間7118度の節電効果！