Kapu az Energia birodalmába - online információs portál és tudástár
  
                     
Elektromotorok Nyomtatás E-mail

A villanymotorok az elektromos energia több mint 60%-át használják fel az iparban. Mivel a motorok széles körben használhatók szivattyúk, ventilátorok, kompresszorok, fúvó ventilátorok hajtására, és nagy mennyiségű energiát használnak fel, ezért az energiamegtakarítást célzó lépések egyik fontos célpontjai. A villanymotorok a szolgáltató és a lakossági szektorban is nagyon fontos energiafelhasználók, hiszen megtalálhatók liftekben, hűtő berendezésekben stb. Az egyik legfontosabb energiafelhasználást csökkentő módszer, a folyamatoptimalizálás mellett, a villanymotorok esetében a főbb energiamegtakarítási lehetőségek a következők: a régi motorok energiahatékony motorra való cseréje, lágyindítók beszerelése, változtatható fordulatszámú motorok használata.
 

A leggyakrabban eloforduló motorok a háromfázisú, kalitkás indukciós motorok, amelyek a beépített teljesítmény több mint 90%-át adják. Az indukciós motorok dominanciájáért felelos tulajdonságok a következok: egyszeruség, megbízhatóság, teherbíróképesség és alacsony ár.

 

Milyen az energiahatékony motor?
Az energiahatékony motorok ugyanakkora teljesítményt adnak le, mint a hagyományos motorok, de kisebb az elektromos energia igényük a jobb tervezésnek köszönhetően. Bizonyos esetekben a veszteségek akár 45%-kal is csökkenthetők. Emellett hosszabb az élettartamuk, kisebb hőmérsékleten működnek és jobban tűrik a rendellenes működési körülményeket.

A következő fejlesztéseket tartalmazzák:

  • jobb mágneses tulajdonságokkal rendelekező acél használata
  • szűkebb légrés a motor forgó és álló részei között
  • több és vékonyabb hengerlés alkalmazása a kiváló minőségű motoracélért
  • nagyobb átmérőjű huzal
  • jobb szigetelőanyagok használata

Hogyan működnek a lágyindítók?
 

A lágyindítókat váltakozó áramú indukciós motorok szabályozásánál lehet alkalmazni. Kapcsolók segítségével szabályozzák a feszültséget, ami lehetővé teszi a motor lökésmentes indítását és a túláram kialakulásának csökkentését. Lágyindító használatával csökkenthető a vasveszteség, a motor jobb hatásfokkal és kisebb hőmérsékleten működik, a teljesítménytényező megfelelő értéken tartható, és mindezek hatására megnő a motor összteljesítménye is.

Mi a változtatható fordulatszámú vezérlés?
A változtatható fordulatszámú vezérlés (VFV), amelyet változtatható frekvenciájú vezérlésnek is hívnak, szabályozó berendezés kalitkás indukciós motoroknak. A VFV olyan teljesítményátalakítóból áll, amely az állandó frekvenciájú AC bemenő teljesítményt váltakozó frekvenciává alakítja.

A kimenő feszültséget és frekvenciát a motor éppen aktuális teljesítményigénye határozza meg, így lehetové teszi a legjobb motor teljesítményt. A leggyakoribb változtatható fordulatszámú motor a VSP-PWM (impulzusszélesség-moduláció).

 

Régi motorok cseréje: Tudom alkalmazni?
Ha viszonylag régi, sok üzemórával (több mint 6000 óra/év) rendelkező motort használ, vagy ha a motornak különleges körülmények között (páratartalom, hőmérséklet, piszok stb.) kell dolgoznia, teljesítménye jelentősen csökkenhet. Emiatt teljesítményét érdemes hálózatelemzéssel meghatározni (feszültség, áram és teljesítménytényező adatok meghatározása).

Miután megvizsgálta a motor állapotát, el tudja majd dönteni, hogy régi motorját újra, hatékonyabbra cseréli-e. Legtöbbször két év alatt megtérül a befektetés.

Ne feledje:

  • A régi motorok könnyebben elromlanak és rosszabb hatásfokkal működnek.
  • Az áttekercselt motoroknak kisebb a hatásfokuk.
  • A rosszul méretezett motorok elégtelen működést okozhatnak.
  • Általában elmondható, hogy az új motorok hatékonyabban és kevesebb watt nélküli energiával működnek, mint  a régebbiek. Ez jelentős villamos áram megtakarítást jelenthet.

Régi motorok cseréje: Mennyibe kerül?
A nagyteljesítményű motorok a hagyományos fajtáknál körülbelül 20%-kal drágábbak, de több mint 5%-kal jobb a hatásfokuk (különösen kisebb lóerők esetében).

A különbség részterhelésnél általában nagyobb. Emellett üzemi élettartamuk is hosszabb (15 év). A befektetés megtérülése bizonyos esetekben akár egy évnél is kevesebb lehet!

 

Régi motorok cseréje : Miért érdemes alkalmazni?

Energiahatékonyságuk alapján a villanymotorok a következő csoportokba oszthatók:

EFF1: Nagyteljesítményű motorok. 40%-kal kevesebb az energiaveszteség. Ezeket a motorokat állandó fordulatszám és alapterhelés, valamint nagy éves üzemidő esetén érdemes alkalmazni. Egy 15 kW-os, 6000 óra/év üzemidejű motor esetében a megtakarítás akár 4 MWh/ év is lehet, amely a villanyszámlán 240 eurós megtakarítást jelent.

EFF2: Megnövelt teljesítményű motorok. Több mint 20%-kal csökkenthető az energiaveszteség. Egy 15 kW-os, 6000 óra/év üzemidejű motor esetében a megtakarítás akár 0.6 MWh/év és 36 € is lehet.

EFF3: Hagyományos motorok.

1. táblázat: Hatásfok-különbségek különböző méretű motorok és terhelések esetében

2 pólusú

kW hatásfok %
 

EFF1
egyenlő vagy nagyobb

EFF2
egyenlő vagy nagyobb

EFF3
kisebb

1,1

82,8

76,2
1,5 84,1 78,5
2,2 85,6 81,0
3 86,7 82,6
4 87,6 84,2
5,5 88,6 85,7
7,5 89,5 87,0
11 90,5 88,4
15 91,3 89,4
18,5 91,8 90,0
22 92,2 90,5
30 92,9 91,4
37 93,3 92,0
45 93,7 92,5
55 94,0 93,0
75 94,6 93,6
90 95,0 93,9


 

4 pólusú

kW hatásfok %
 

EFF1
egyenlő vagy nagyobb

EFF2
egyenlő vagy nagyobb

EFF3
kisebb

1,1

83,8

76,2
1,5 85,0 78,5
2,2 86,4 81,0
3 87,4 82,6
4 88,3 84,2
5,5 89,2 85,7
7,5 90,1 87,0
11 91,0 88,4
15 91,8 89,4
18,5 92,2 90,0
22 92,6 90,5
30 93,2 91,4
37 93,6 92,0
45 93,9 92,5
55 94,2 93,0
75 94,7 93,6
90 95,0 93,9

A nagyteljesítményű EFF1 motorok használatával kapott megtakarítás a hagyományos motorokhoz képest könnyen kiszámítható a következő egyenlet segítségével:

megtakarítás = HP*0,736*(1/Esta-1/EEFF1)*t*ár

ahol:

HP: a motor hasznos teljesítménye lóerőben

EEFF1: EFF1 motor alapterhelési hatásfoka

Esta: hagyományos motor alapterhelési hatásfoka

t: működési órák

Price: elektromos áram ára €/kWh-ban

2. táblázat: Példa arra, hogy egy hagyományos motort hatékonyabbra cserélve mekkora a megtakarítás és a megtérülési idő.

200 lóerős indukciós motor, 1500 fordulatszám/perc, 660 V, 8000 óra/év folyamatos üzem teljes terhelésen

 

Hagyományos motor

Energia-hatékony motor (EFF1)

Hatásfok 92% 96%
Hasznos teljesítmény (0,736 kW/CV), kW 135,4 135,4
Felvett teljesítmény , kW 147,2 140,7
Veszteségek teljes terhelés mellett, kW 11,8 5,3
Energiamegtakarítás, kW   6,4
Energiahatékony motor többletára, €   2103,0
Éves energiamegtakarítás, kWh/év   51403,8
Megtakarítás (0,06 euro/kWh elektromosáram-árat feltételezve), €/év   3084,2
Megtérülés, hónap   8,2



Lágyindítók: Tudom alkalmazni?
Indításkor egy motor hétszer annyi áramot vesz fel, mint üzem közben. Emellett a motor direkt indításakor problémák jelentkezhetnek a nyomatéki impulzussal kapcsolatban. A sebességváltóra, tengelykapcsolóra, szíjhajtásokra és más alkatrészekre jutó többletterhelés azok kopását vagy meghibásodását okozhatja. Az áram- és nyomatéklökésekből adódó problémákat a tervezők a lágyindítók kifejlesztésével oldották meg.

A lágyindítóknak köszönhetően az indítási nyomaték és áram fokozatosan érik el a kívánt szintet. A lágyindítókkal változtatható továbbá a motor üzemi sebességének elérési ideje.

 

A lágyindítók használata a következő esetekben lehet érdekes:

  • Gyakori indítás, leállás és négyzetes törvényt követő terhelések esetén (ventilátorok, szivattyúk, vákuumszivattyúk, kompresszorok stb.)
  • Olyan üzemi állapotoknál, amelyek a nagy és kis terhelések váltakozásával járnak.
  • Hosszú indítási idő esetén.
Lágyindítók: Mennyibe kerül? 
A lágyindítók viszonylag olcsó megoldást jelentenek (a motor cseréjéhez képest), és jelentős megtakarítást lehet velük elérni, ha az üzemállapot sok indítással és leállással jár.

A berendezés ára egy kisteljesítményű EFF1 motor árának 30%-a és egy nagyobb teljesítményű EFF1 motor árának 10%-a.

Lágyindítók: Miért érdemes alkalmazni? 
A lágyindítókkal olyan problémák kerülhetők el, mint a túláram vagy a nyomaték impulzus. Ezáltal javul a motor teljesítménytényezője és következésképpen a hatásfoka. Emellett növelik a motor élettartamát és csökkentik a karbantartási igényt. A megtakarítások az indítások és leállások gyakoriságának függvényében növekszenek

 

Változtatható fordulatszámú motorok: Tudom alkalmazni?
Ahhoz, hogy a változó terhelés alatt működő motorok elérjék legjobb teljesítményüket, változtatniuk kell fordulatszámukat. Ha ez nem így lenne, fölösleges energia jutna a rendszerbe, ami pazarlás.

A változtatható fordulatszámú vezérlések (VFV) engedik, hogy a tengelysebességek a terhelésnek megfelelően változzanak, így csökkentve az energiafelhasználást. Emellett lágyindítást is biztosítanak, vagyis rendelkeznek a lágyindítók előnyeivel. A következő ábrán látható, miként csökkenti egy VFV egy szivattyú energia felhasználását.

Változtatható fordulatszámú motorok minden teljesítményszinthez kaphatók. Fontos a következőket figyelembe venni:

A VFV gazdaságossága a terhelésingadozástól és az üzemidőtől függően növekszik.

  • Nagyteljesítményű VFV-motorok nem készülnek tömeggyártásban, hanem rendelésre készítik őket, ami növeli az árat.
  • A VFV-k 10-15 kW-nál kisebb teljesítményű motoroknál nem gazdaságosak.
  • A VFV-k alkalmasak lehetnek az indítással járó problémák kiküszöbölésére, meg kell említeni azonban, hogy nagy a különbség egy VFV és egy lágyindító ára között.

Változtatható fordulatszámú motorok: Mennyibe kerül?
A VFV-k meglehetősen drágák, viszont nélkülözhetetlenek változó terhelés esetén, mivel segítségükkel jelentős megtakarítás érhető el. A motorok ára széles határok között mozog: az 1 kW-os motor 550 €/kW-os árától a 10kW-os motor 150 €/kW áráig.

A megtérülési idő a motor teljesítményétől, az üzemidőtől és különösen a terhelési tényezőktől függ. Éppen ezért nem lehet konkrét számokat megadni. Azonban elmondható, hogy ha a terhelésingadozás nagy és az üzemidő is hosszú, a megtérülés egy-két év (vagy kevesebb) között lehet. A megtakarítás elérheti akár a 25%-ot is.

 

Változtatható fordulatszámú motorok: Miért érdemes alkalmazni?

  • A változtatható fordulatszámú motorok nagyon hatékony berendezések, és jelentős megtakarításokat lehet velük elérni: a megtérülés akár egy év is lehet.
  • Jelentősen csökkentik az áramfelhasználást, csökkentik a motor elkopását és zaját, továbbá a helyiség, ahol a motort tartják kevesebb hűtést igényel.
  • Növelik a gyártási rugalmasságot, hiszen segítségükkel több szabályozó funkció (gyorsulás, lassulás, direkt vagy fokozatos leállás stb.) elvégezhető. Mindemellett, a lágyindítókhoz hasonlóan, segítségükkel elkerülhető az indításkor vagy leálláskor kialakuló túláram.

 

Mi a teendő?

 
  1. Kerülje a túlméretezett motorokat!
    • Ha a motorokat nem méretezik megfelelően, hatásfokuk jelentősen csökken. A motorokat nem szabad a teljes terhelés 65%-nál alacsonyabb szinten járatni, sőt, tanácsos őket mindig teljes terhelésen működtetni.
    • A terheléseket a teljesítményhez kell igazítani. A különleges működési körülmények (páratartalom, hőmérséklet, por, vegyianyagok stb.) rontják a motor teljesítményét, csökkentik élettartamát és megbízhatóságát. Kerülje ezeket a körülményeket, hogy meghosszabbítsa a motor élettartamát, amely cserébe megtakarítást tesz lehetővé.

       

  2. Állapítsa meg, melyek a fontosabb motorok. Állapítsa meg, hogy melyik motornak a legnagyobb a fogyasztása (a legnagyobb motorok hosszú üzemidővel). Ezekben a motorokban nagy megtakarítási lehetőségek rejlenek.

     

  3. Vizsgálja meg, érdemes-e a régi motort hatékonyabbra cserélni.
    • A jobban megtervezett nagyteljesítményű motorokkal csökkenteni lehet a veszteségeket.
    • Kevesebb áramot fogyasztanak, mint a hasonló hagyományos motorok.
    • Megbízhatóbbak, kevesebb karbantartást igényelnek és hosszabb az élettartamuk, azonban drágábbak is. Mindent egybevéve, jobb az összteljesítményük.

     

  4. A lágyindítókkal csökkenthető a villanyszámla. A viszonylag olcsó megoldást jelentő lágyindítókkal energiát és pénzt lehet megtakarítani. A motor indításakor és leállásakor adódó problémák elkerülhetők velük, így csökkentve a kopást, biztosítva a jobb teljesítménytényezőt és növelve a hatásfokot.

     

  5. Elemezze a változtatható fordulatszámú motorokat. A változtatható fordulatszámú motorokkal hatékonyan lehet csökkenteni az energiafelhasználást. A VFV-t jelentősen ingadozó terhelések esetén ajánlott alkalmazni, mivel így a motor és a gépi alrendszer jobban tudja követni a folyamat követelményeit.

Megtakarítási lehetőségek szivattyúk esetében

  • Illessze a folyamatkövetelményeket és a hajtást megfelelően helyesen méretezett szivattyúk és VFV-k alkalmazásával.
  • A szivattyút lágyan indíthatja vagy állíthatja le, ha lágyindítót alkalmaz. Segítségével a mechanikai igénybevétel csökkenthető és növelhető a szivattyú hasznos élettartama is.
  • A szivattyúk változó terhelésű villanymotorok - növelhetik megtakarításait, ha indukciós motorral hajtja őket, amelyet változtatható fordulatszámú hajtás szabályoz. Vegye figyelembe, hogy ha a szivattyút fele akkora sebességgel üzemelteti, akkor az nyolcadannyi energiát fogyaszt (a ventilátorok, szivattyúk és fúvók energiaigénye köbösen változik a sebességgel). Más szóval, 12,5%-kal kevesebb energiára lesz szüksége a szivattyúzáshoz, mintha nem alkalmazna VFV-t.
  • A VFV alkalmazásának további előnyei szivattyúk esetében: nagy térfogatáram-pontosság és nyomásszint-szabályozás; kisebb áramcsúcsok; kisebb állandó karbantartási költség a motor megnövelt élettartama miatt; nyomásingadozás kiküszöbölése.

Megtakarítási lehetőségek ventilátorok esetében

  • Az aszinkron motorral hajtott ventilátorok csak közel állandó sebességgel forognak, így állandó térfogatáramot biztosítanak. Legtöbbször szelepek vagy fojtószelepek segítségével kialakított fojtással vagy by-pass-szal csökkenthető a sebesség és a ventilátor teljesítménye. A változtatható fordulatszámú hajtások változatják a tengelysebességet, ami hatékonyabban csökkenti az energiafelhasználást.
  • A VFV-kal itt is jelentős megtakarítást lehet elérni, akárcsak a szivattyúk és fúvók esetében, különösen ha a névleges térfogatáramnál kisebb térfogatárammal üzemelnek.
  • Kaphatók különleges kialakítású lapátok, amelyek tovább csökkenthetik az energiafelhasználást.
  • Nagy szellőző rendszerek: a VFV összetett szabályozási lehetőséget nyújt, amellyel beállítható, hogy akkor áramoljon a levegő, ha szükséges.  Ez különösen gazdaságos nagy alapterületű épületeknél, bevásárlóközpontoknál stb.

Megtakarítási lehetőségek rendszermotoroknál

Néhány motornak csak két fajta működési módja van: vagy kikapcsolt állapotban vagy bekapcsolt állapotban vannak (üzem közben). A folyamatos átkapcsolás nagy veszteségekkel jár és a motor kopásához vezet.

Ha ilyen motorjai vannak, a következő lehetőségek állnak rendelkezésre:

  • Léptető motorok
  • Kis indukciós motor VFV-sel, amely többlépéses vagy pillanatimpulzusos sebességgel rendelkezik.
Forrás: the Energy Training for Europe project
Közzétéve szerzői engedéllyel

 
Hungarian (formal)English (United Kingdom)

Könyv ajánló


Miről olvasna szívesen?
 

Statisztika

Tagok : 17
Tartalom : 303
Tartalom találatai : 1271342