1

ها و استانداردهاي مصرف انرژي جهاني و ملي شاخص .موجود استالكتريكي موتور عملكرد و ايمنيها و در سراسر جهان استانداردهاي مختلفي براي تبيين كاربري

:گيرد عبارتند از دو نوع استاندارد كه بيش از همه مورد استفاده قرار مي

NEMA )انجمن ملي سازندگان الكتريكي(

IEC )كميته بين المللي الكتروتكنيكي(

NEMA

NEMA نمايـد مـي تدوين استاندارد ي الكتريكيموتورها از جملهبراي بسياري از محصوالت الكتريكي .NEMA .اصوال استاندارد موتورهاي مورد استفاده در آمريكاي شمالي است

ايـن . شـوند و بوسيله جامعه الكتريكـي پشـتيباني مـي كنند هاي عمومي صنعتي را بيان مياستانداردهاي معتبر لياقت تحـت ايـن ACممكن اسـت بعضـي موتورهـاي بـزرگ . يافت MG1 NEMAتوان در نشريه شماره استانداردها را مي

معمـوال بـه صـورت شـوند و مياين موتورها براي مواجهه با نياز در نوع خاصي از كاربري ساخته . استاندارد قرار نگيرند .شوندمحسوب نمي NEMAكه جزء موتورهاي گردندتوليد ميسفارشي

IEC

IEC كه شـامل دهد مي ارتقاءسازماني اروپايي است كه استانداردهاي الكتريكي و مكانيكي را در سراسر جهان منتشر ودربسـياري . باشـد مـي NEMAالمللـي بـين همتـاي IECدر شرايط عادي ميتوان گفت كه . باشدالكتروموتور نيز مي

.گردندمي توليد ومصرف IECموتورهاي مورد استفاده تحت استاندارد جهان ازكشورها

NEMA استانداردهايطراحي الكترو موتورها براساس

‐A‐B‐Cطـرح .(كنند القايي مشخص مي ACچهار نوع طراحي را براي موتورهاي NEMAبه طور عمده استانداردهاي

D( گشتاور شكسـت آن در .و جريان استارت نسبتا باال دارد) درصد مجاز170تا 150بين (گشتاور استارت طبيعي Aطرح

سازد تا با اضافه بارهاي بسيار سنگين براي مدتي باالترين مقدار است كه موتور را قادر مي NEMAميان همه طرحهاي نوعي از استعمال آن در نيرودهي به ماشينهاي قالـب . ستپنج درصد ا) Slip(ميزان اختالف. كوتاه سروكار داشته باشد

.تزريقي است گيري

2

گشتاور استارتي طبيعي داشته ولـي Aمانند طرح . گرددتوليد مياست كه ACلي ترين نوع موتور القايي ومعم Bطرح گشتاور روتور قفل، درآن آنقدر خوب هست كه بسياري از بارهايي را كه در كاربري صـنعتي .جريان استارتي پايين دارد

آن نسـبتا ) PF(بازده و ضريب توان ظرفيت تكميل. درصد است 5آن ) Slip(اختالف. شود بكار بيندازدبا آنها مواجه مي .فنها و ماشين ابزارها اشاره كرد و انواع كاربردهاي آن ميتوان به پمپها ازوباال بوده

، مناسـب بـراي اسـتفاده در بارهـايي )درصـد اسـمي 200بـاالتر از دونـوع قبلـي، (بـا گشـتاور اسـتارتي بـاال Cطرح وطرفـه و همزنهـا و پمپهـاي د هـا ، دسـتگاههاي پرتحـرك، خـرد كننـده هـا ، با شروع بكـار ناگهـاني ماننـد نقالـه

ايــن موتورهــا نــامزد اســتفاده در عمليــاتي بــا ســرعت نزديــك بــه ســرعت تمــام بــدون اضــافه . كمپرســورها اســت .درصد ميباشد 5در آنها ) Slip(اختالف . بارهاي بزرگ هستند

. اسـت جريان استارت و سرعت ظرفيت تكميل در آن كـم . دارد) NEMAباالتر از همه مدلهاي(گشتاور بااليي Dطرح هايي با بارهاي متغيـر و بـا تغييـرات برجسـته در سـرعت اين موتور را براي كاربري) درصد13تا5(مقدار باالي اختالف

هـا، موتور مانند ماشين آالتي با ذخيره ساز انرژي، چرخ طيار، پرسهاي منگنـه، قيچيهـا، آسانسـورها، اسـتخراج كننـده . تنظيم سرعت درآنها ضعيف است. سازدو غيره مناسب مي پيچيسيمهاي چاه نفت، ماشينهاي باالبرها، جرثقيلها، پمپ

.شودمعموال اين موتور به عنوان مورد سفارشي مطرح مياسـت بـا ايـن Bشـبيه طـرح Eطرح . است طرحي جديدي را به استانداردش براي موتور القايي افزوده NEMA جديداٌ

. تفاوت كه بازدهي باالتر جريان استارتي باال تر و جريان كاركرد در اضافه باري كمتر دارد

الكتروموتورها كارايي انرژيبررسي استانداردهاي اروپايي

تنهـا و ي مشخصي در ارتباط با سطوح راندمان انرژي موتورهاي الكتريكي نداشـتند اروپا هيچ آيين نامه 2009تا سال ، EFF1درسه گروه بازده انرژي شـامل 1998توليدكننده الكتروموتور از سال هاي يك توافقنامه اختياري بين كارخانه

EFF2 ،EFF3 بين كميته اروپا و كارخانـه نامهبر اساس توافق 2005 در سال .ه بودديتورها به تصويب رسموبراي الكترو، EFF1 كه بر اساس اين طرح سه سطح رانـدمان .بندي راندمان الكتروموتورها تصويب شد طبقهطرح هاي توليد كننده

EFF2 ،EFF3 راي الكتروموتورهاي تعيين شد. 1.1قطبـي از قـدرت 8 و 4-2براي موتورهاي EFF3 درسطحقطبي و 4 و 2براي موتورهاي EFF1 ،EFF2حودر سط

. كيلووات راندمان مورد تصويب قرار گرفت 90كيلووات تا قدرت كيلووات 90كيلووات تا 1.1از محدوده EFF1 ،EFF2 ،EFF3جدول زير مقايسه راندمان الكتروموتورها را در سه سطح

.دهدرا نشان مي

3

مربـوط بـه حـوزه عرضـه، EC//32/2005دستورالعمل اجرايي و 640/2009 كميته اروپا قانون 2009جوالي سال در .تاريخ اجرا و سطوح راندمان موتورهاي الكتريكي را به بازار اروپا معرفي نمود

محـدوده ايـن .قرارگرفـت 60034-30مبنايي جهت تعيين سـطوح رانـدمان انـرژي بـراي اسـتاندارد اين دستورالعملو الكتروموتورهاي القايي قفس سنجابي اسـت ) رتزه 60يا 50( سرعته، سه فازدستورالعمل شامل الكتروموتورهاي تك

: كه داراي شرايط زير باشند قطب 6تا 2داراي -

ولت 1000تا Unداراي ولتاژ نامي -

كيلووات 375تا كيلووات 0.75توان خروجي بين -

S1 -كاركرد پيوسته -

رانـــدمان ( IEســـه كـــالس رانـــدمان بـــا عالمـــت در EN/IEC/60034-30: 2000 بـــر اســـاس اســـتاندارد .براي موتورهاي القايي قفس سنجابي سه فاز تك سرعته به شرح زير مشخص شده است) بين المللي

- IE1 : معادل راندمان (راندمان استانداردEFF2 طرح كالس بندي سابق اروپا(

4

- IE2 : معادل راندمان (راندمان باالEFF1 سابق اروپا در طرح كالس بندي راندمان( - IE3 : استاندارد در(راندمان عاليNEMA معادلPremium ز آمريكاتهر 60در فركانس(

  جدول زير مقايسه راندمان الكتروموتورها را در سه سطح EFF1 ،EFF2 ،EFF3 375كيلـووات تـا 0.75 محـدوده از .دهدمي نشان را 2008ويرايش 60034 -30براساس استاندارد قطب 6و 4 - 2كيلووات

يابـد بـه نحـوي كـه شود با باال رفتن توان مكانيكي الكتروموتورها رانـدمان آنهـا افـزايش مـي همانگونه كه مالحظه ميافزايش 7/80به 1/72 راندمان از IE3 به IE1 با تغيير سطح استانداراز كيلووات دو قطب 0.75 الكتروموتوري با توان

فقـط IE3 به IE1 ازد با تغيير سطح استاندار قطب 2 به باال كيلووات 200يابد در حالي كه الكترو موتوري با توان مي .گرديممواجهه مي درصد 95.8به درصد 94با افزايش راندمان از

5

استاندارد جديد تصويب شده ءتاريخ هاي اجرا

ــدمان 2011 از جــوالي • ــاالكترو ران ــوان خروجــي موتوره ــا ت ــا 0.75ب ــووات 375ت ــر از ســطح كيل ــد كمت نباي .باشد IE2راندمان

ــن • ــدمان 2015 از ژوئ ــاالكترو ران ــوان موتوره ــا ت ــا 0.75خروجــي ب ــووات 375ت ــر از ســطح كيل ــد كمت نبايــدمان ــدمان IE3ران ــرل ســرعت IE2باشــديا ســطح ران ــه سيســتم كنت ــز ب باشــد را مــي (VFD)كــه مجه

.برآورده نمايد

ــهاز ژ • ــي 2017 انوي ــوان خروج ــا ت ــا ب ــه الكتروموتوره ــدمان هم ــا 0.75ران ــطح 375ت ــد از س ــووات نباي كيلــدمان ــدمان IE3ران ــا در حــد ران ــو كنتــرل IE2كمتــر باشــد ي ــه دراي ــراي الكتروموتورهــايي كــه مجهــز ب ب

.سرعت هستند باشند

.زير زمان شروع هر دو استاندارد جديد و قديم اروپا را نشان ميدهد هاينمودار

6

انرژي را در حداقلزمون و استانداردهاي عملكرد آهاي جدول زير سطوح راندمان الكتروموتورهاي القايي روش

. دهدمي كشورهاي مختلف نشان

7

يدمقايسه پالك الكتروموتورها براساس راندمان قديم و جد

8

علل افزايش راندمان الكتروموتورهاي راندمان باال نسبت به الكتروموتورهاي استاندارد

-در نمـودار هـاي بعـد كـامآل مشـخص مـي (افزايش مقدار مس و اسـتيل مصـرفي در روتـور و اسـتاتور •

)باشد كه افزايش مواد اوليه باعث افزايش راندمان موتورها ميگردد باال و اليه اليه با ضخامت كمتراستفاده از استيل با كيفيت • استفاده از سيم پيچ مسي با راندمان باال • .افزايش سطح مقطع هادي ها كه باعث كاهش مقاومت الكتريكي ميگردد • انتخاب بلبرينگ وياتاقان ها با كيفيت باال وكاهش اصطكاك • كاهش تلفات حرارتي موتور • كاهش فاصله هوايي بين روتور و استاتور • كاركردآرام و عمر طوالني تر ياتاقان ها و بلبيرينگ ها به علت كار كردن در دماي پايين تر • افزايش عمر الكتروموتور به دليل كاهش دماي كاركرد • )فن كوچكتر و با راندمان باالتر(بهبود طراحي فن الكتروموتورها • اصالح قالب ها ي الكتروموتور • هش تلفات طراحي جديد شيار هاي موتور براي كا • كاهش جريان و تلفات چرخشي • افزايش عمر عايق ها • )افزايش چگالي شار مغناطيسي(افزايش طول روتور و استاتور •

9

ــا توان هــاي نمودار ــوري ب ــرو موت ــدمان در الكت ــدارمواد مصــرفي و ران ــايمقايســه مق ــق 110و 11 ه ــووات طب كيل IE2(EFF1) و IE1(EFF2) استانداردهاي

10

كيلــــووات طبــــق 110و 11 هــــايمقايســــه كــــاهش تلفــــات در الكتــــرو موتــــوري بــــا توانهــــاي نمودار IE2(EFF1)وIE1(EFF2)استانداردهاي

11

صرفه جويي انرژي ناشي از جايگزيني الكترو موتورهاي راندمان باال با موتورهاي موجود

ــا ــاال ب ــدمان ب ــاي ران ــور ه ــرو موت ــايگزيني الكت ــل از ج ــي حاص ــوان الكتريك ــويي ت ــرفه ج ــبه ص ــت محاس جهبــراي (الكتروموتـور هـاي موجـود بايـد حـداقل سـاعت كــاركرد موتـور در طـول عمـر مفيـد آن و كـالس كـاردهي

ــار كامــل د ) در نظــر گرفتــه شــده S1يكســان ســازي محاســبات ــا ب ر ســطوح و رانــدمان موتورهــا و همچنــين ب . را بايد مد نظر قراردهيم (IE1-IE2-IE3)مختلف استانداردها

بـا IE3يـا IE2بـه عنـوان مبنـا در نظـر گرفتـه شـده اسـت و IE1در جداولي كـه در ادامـه خواهـد آمـد سـطح IE1 ضــمنأ ســطوح رانــدمان بــر اســاس تــوان خروجــي كــه معمــوألدر پــالك مشخصــات . مقايســه گرديــده اســت

.ه توان الكتريكي تبديل گرديده استظر گرفته شده وسپس بت ميگردد در نثب

توان صرفه جويی شده kW= (kW

std– kW

EE) = (hp) (0.746 kW/hp) (100/E

std – 100/E

EE)

صرفه جويی شده انرژی Kw/h=20000h* kW

:مثال

كيلـووات بـا موتـور رانـدمان 55اسـتاندارد بـه قـدرت م كـار بـا بـار كامـل و دو قطبـي دايـ اگر موتور الكتريكي .ساعت كاركرد صرفه جويي مي گردد 20000باال تعويض گردد چه مقدار انرژي در

انرژی صرفه جويی شده 55(100/92.1-100/93.2)*20000=13138 Kw/h IE2

Kw/h IE3 26276=20000*(100/94.3-100/92.1)55 انرژی صرفه جويی شده

.برابر شده است 2كالس بازدهي الكتروموتور ميزان صرفه جويي انرژي ارتقايبا همانگونه كه مالحظه مي شود

12

بهينه سازي مصرف انرژي در الكتروموتورهاي اهكارهار هرزگردي موتورهاجلوگيري از

بـاري و درنتيجـه حـذف تلفـات بـي بـار توان با خاموش كردن موتورهاي بـي جويي مستقيم برق را مي بيشترين صرفهـ اغلب به. دايم يا كنترل اتوماتيك است روش ساده آن درعمل نظارت. دست آورد به اهميـت يبـار يمصرف بـرق در ب

.اســت حــدود جريــان در بــار كامــل يبــار يجريــان در بــ بــه طــور معمــولكــه يشــود درحــال يداده نمــ يچنــدان

باري كم اصالح

داشته باشد، موتور در باركامل كـار موتوري استفاده شود كه مشخصات نامي باالتر از مقدار مورد نياز راالكترووقتي از .يابد حالت بازده موتوركاهش مي كند و در اين نمي

:داليل زير است معموالً بهاستفاده از موتورهاي بزرگتر از اندازه موردنياز

موتوري بزرگتـر از انـدازه موردنيـاز انتخـاب الكترواحتياط رقدار بار واقعي را ندانند و بنابممكن است پرسنل م •موتـوري بسـيار بزرگتـر از انـدازه سازنده براي اطمينان از اينكه موتور توان كافي را داشته باشـد، طراح يا .شود

تواننـد بـراي مـي عالوه اغلب موتورهـا به. افتد ندرت اتفاق درعمل به كند و بار حداكثر واقعي موردنياز پيشنهاددرصـورت تعـدد ايـن وسـايل اهميـت مسـئله بيشـتر .هاي كوتاه در باري بيشتر از بار كامل نامي كار كنند دوره .شود مي

شـود و حتـي وقتـي مـي بزرگتـر نصـب وقتي موتور با مشخصات نامي موردنظر در دسترس نيست يك موتـور • .دهـد كار خود ادامه مـي و موتور بزرگ همچنان به شود جايگزين نشده موتوري با اندازه نامي موردنظر پيدا مي

.شود خاطر افزايش غيرمنتظره در بار كه ممكن است هيچگاه هم رخ ندهد يك موتور بزرگتر انتخاب مي به

.يافته استنيازهاي فرآيند توليدي كاهش •

كـار گرفتـه شود موتور بزرگتر به انداز بسيار بيشتر از گشتاور دورنامي است و باعث مي در برخي بارها گشتاور راه •بايد مطمئن شد هيچ كدام از اين موارد موجب استفاده از موتورهايي بزرگتر از اندازه و درنتيجـه كـاهش .شوند

.بازده نشده باشند

بـا بـار كامـل داراي بـازده شود كـه موتـور كـوچكتر بار با موتورهاي كوچكتر باعث مي كمجايگزيني موتورهاي • بسـته بـه (شـان تـا نصـف ظرفيـت 3/1بزرگتر وقتـي در اين جايگزيني معموالً براي موتورهاي. بيشتري باشد

.كنند اقتصادي است مي كار) شان اندازهتـرين متـر مناسـب وات. الكتريكي احتيـاج اسـت گيري اندازه نياز بهبراي تشخيص موتورهاي بزرگتر از ظرفيت مورد

.است وسيلهعنوان درصدي از بار كامل نـامي به بار جزئي. گيري سرعت واقعي و مقايسه آن با سرعت نامي است روش ديگر، اندازه

. طه بين بار و شيب تقريباً خطـي اسـت راب. دست آورد بر شيب بار كامل به عمليات) سرعت(توان از تقسيم شيب را مي

13

موتورها را با ديگر موتورهـاي موجـود در گذاري جديد اينگونه توان براي جلوگيري از سرمايه معموالً در اين موارد ميهمزمان اگر اين تغييرات را بتوان.كننده هستند هاي تنظيم آن اتصاالت و صفحه كارخانه جايگزين نمود كه تنها هزينه

.يابد كاهش مي ها شده در كارخانه انجام داد بازهم هزينه ريزي تعميرات برنامهبا

موتورهاي پربازدهاستفاده ازبه باتوجه امروزه .باشدبهترين و موثرترين راه صرفه جويي انرژي در الكتروموتور استفاده از موتور هاي راندمان باال مي

موتورها در صـنايع هزينـه سـرمايه گـذاري اوليـه را مدت طوالني كاركردبا توجه به انرژي در جهان و افزايش قيمت .پذيرمي نمايدتوجيه