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プロセス ポンプを年間 6,000 時間駆動する 15 kW の 4 極モーターは、約 100 MWh の電力を消費します。同じ定格の IE3 産業用モーターと交換すると、毎年合計から 1,600 kWh を少し超える量が削減されます。モーターがシャフトに取り付けられている限り、kWh あたり 0.10 米ドルとして約 160 米ドルになります。これがアップグレードの正直な規模です。ユニットごとに劇的なものではありませんが、予測可能で累積的であり、プロセスに手を加えることなく利益が得られます。
それを行う価値があるかどうかは、効率ラベルよりも、年間運転時間、平均負荷、古いモーターがどれほど大きくなりすぎたかという 3 つの数値と関係があります。 75 ～ 100% の負荷で年間 8,000 時間稼働した機械は、1 ～ 2 年以内に保険料が返還されます。軽い負荷のコンベア上で年間 800 時間稼働する機械は、実際には稼働しないことがよくあります。
以下では、IE3 クラスが実際に何を保証しているのか、物理的に損失が除去された場所、過払いをせずに IE3 と IE4 を比較する方法、モーターが工場から出荷される前の発注書に含まれる項目について説明します。
IE3 は定義されたクラスであり、マーケティング フレーズではありません。 IEC 60034-30-1 は、0.75 kW ～ 1000 kW の単速三相誘導モーターの 2、4、6、8 極バージョン、50 Hz と 60 Hz の両方での効率レベル IE1 ～ IE5 を設定しており、損失は IEC 60034-2-1 に基づいて決定されています。 IE3 は「プレミアム効率」の段階にあります。
購入段階では 2 つの詳細が重要です。まず、IE3 以降、標準では負の許容差が認められません。IE3 のバッジが付けられたモーターは、表の値を数パーセント下回るのではなく、表の値以上でなければなりません。第 2 に、50 Hz と 60 Hz のテーブルは別個であるため、60 Hz 市場向けに製造されたモーターを 50 Hz の数値に基づいて判断することはできません。
規制により、IE3 はオプションからベースラインになりました。 EU 規則 2019/1781 では、2021 年 7 月以降、0.75 kW ～ 1000 kW のほとんどの三相モーターに IE3 が要求されており、中国の GB 18613-2020 グレード IE3 は、多くの汎用定格の最小許容レベルとして求められています。交換用モーターとしては、現在 IE3 が一般的な選択肢となっており、IE2 の在庫はほとんどがレガシーとなっています。
| 定格(kW) | IE2 (%) | IE3 (%) | IE4 (%) | IE3 のゲインと IE2 の比較 (ポイント) |
|---|---|---|---|---|
| 0.75 | 79.6 | 82.5 | 85.7 | 2.9 |
| 1.5 | 82.8 | 85.3 | 88.2 | 2.5 |
| 4 | 86.6 | 88.6 | 91.1 | 2.0 |
| 7.5 | 88.7 | 90.4 | 92.6 | 1.7 |
| 15 | 90.6 | 92.1 | 94.0 | 1.5 |
| 30 | 92.3 | 93.6 | 95.4 | 1.3 |
| 55 | 93.5 | 94.6 | 96.1 | 1.1 |
| 110 | 94.5 | 95.4 | 96.6 | 0.9 |
最後のコラムをよく読んでください。 1 ～ 3 ポイントの利益は、損失に換算されるまではわずかに聞こえるでしょう。 15 kW モーターは 92.1% で 16.29 kW を消費します。同じシャフト出力が 90.6% の場合、16.56 kW を消費します。その 0.27 kW は巻線から出る必要のない熱であり、総損失の約 17% が失われ、これにより巻線の温度も下がり、絶縁寿命も長くなります。
誘導モーターは、固定子の銅線 (I²R)、回転子の銅線、コアの磁化、浮遊負荷、摩擦と風損の 5 つの場所でエネルギーを失います。 IE3 設計は通常、最初の 3 つを攻撃します。つまり、スロット内の銅の増加、より薄くて絶縁性の高いラミネート、より長い磁気コア、より緊密でより均一なエアギャップ、同じ冷却負荷でより少ない空気を移動させるファン プロファイルです。
メンテナンス チームにとって実際的な結果は、異なる質量と異なる音でほぼ互換性があることです。同じフレーム内の IE3 マシンは、アクティブな材料が追加されているため、同等の IE2 マシンよりも数キロ重くなることが多く、ファンの音が静かなため、古いマシンに慣れているオペレータにとっては、見慣れないモーター音が「間違っている」ように聞こえる可能性があります。
効率は全負荷時の値であり、曲線はどこでも平坦ではありません。一般的な IE3 モーターは、約 60% の負荷までは定格値近くを維持しますが、その後は低下します。負荷が約 40% を下回ると、適切なサイズの小型モーターを使用した場合の利点はほとんどなくなります。そこから 2 つのよくある間違いが生じます。
可能な限り測定データに基づいて作業します。通常の生産週のクランプメーターの測定値、または負荷プロファイルが通常安定していて読みやすい、ポンプと HVAC の負荷に関するドライブ自体の kWh ログです。
IE3 から IE4 へのステップは、IE2 から IE3 へのステップよりもはるかに小さく (約 1 ～ 1.7 パーセント ポイント)、通常は、普通のリスケージではなく、永久磁石または同期磁気抵抗設計という異なるローター技術を使用して購入されます。これにより、価格、制御要件、場合によっては改造エンベロープが変わります。ドライブには、標準のケージ モーターでは決して要求されないパラメータ セットやエンコーダ フィードバックが必要になる場合があるためです。
110 kW のマシンで年間 8,000 時間使用する場合、ポイントの最後の端数は実際のお金になります。 4 kW ファンの場合、1,500 時間では騒音になります。 2 つのクラス間のトルクの挙動、スリップ、ドライブの互換性について詳しくは、この記事で説明されています。 IE3とIE4の比較 .
YE4/IE4 超高効率三相モーター、0.75 ～ 375 kW 継続的な産業用途向けに鋳鉄構造と IP55 保護を備えた 2 極、4 極、6 極、および 8 極構成の IE4 モデルを比較してください。 製品を見る→ サイトが資本予算ではなく、混合フリートとメンテナンス予算を運用している場合、通常、カタログ フレーム、エンコーダ、特別なドライブ セットアップがなく、地元の修理工場で調達できるスペアを備えた IE3 の方が適しています。
極数によって速度が決まり、速度によってモーターが実際に機械に適合するかどうかが決まります。 50 Hz では、2 極モーターは約 2,900 rpm、4 極は約 1,450 rpm、6 極は約 950 rpm、8 極は約 720 rpm で動作します。トルクを得るためにより高い極数を選択すると、ほとんどの場合、より大きなフレームが必要になるため、同じ出力であっても 6 極 15 kW は 4 極 15 kW のドロップインではありません。
価格について話し合う前に、問い合わせには次の 3 つのチェック事項が含まれます。
YE3/IE3 汎用4極高効率誘導モータ IP55 保護およびクラス F 絶縁で 0.55 ～ 315 kW をカバーし、ポンプ、コンプレッサー、コンベア、および標準化された改造作業に適しています。 製品を見る→ 遠心ポンプとファンは、負荷が速度の 2 乗に応じて増加するため、最も許容度の高いアプリケーションです。そのため、稼働時間は計算の大半を占めます。の ポンプおよび HVAC ソリューションのページ ほとんどの改造作業をカバーする 4 極の汎用フレームなど、同じシリーズがこれらの用途にどのように指定されているかを示します。
モーターが IE3 であっても、ドライブとしては間違っている可能性があります。インバータ出力には高調波成分と高速スイッチングエッジが含まれるため、巻線にはそれに対応した絶縁定格が必要で、低速ではシャフトに取り付けられたファンが効果的に冷却を停止します。許容速度範囲、絶縁クラス (標準は F または H)、および約 30 Hz 未満で独立した冷却ファンが必要かどうかを問い合わせてください。
部分速度で長時間動作するポンプやファンの場合、可変周波数モーターをドライブと組み合わせると、通常、IE2 から IE3 へのジャンプよりも多くの節約になります。これは、効率クラスが数パーセントしか削減しないのに対し、親和性の法則により速度の 3 乗で電力が削減されるためです。 2 つの対策は競合するのではなく、積み重なっていきます。
YVF2 汎用周波数可変モータ 4極 定トルクおよび定出力範囲で 150 ～ 2750 RPM をカバーし、可変速デューティで直接置き換えるために Y2 シリーズと互換性があります。 製品を見る→ 産業用モーターに関する保証紛争のほとんどは、機械の欠陥ではなく、仕様の不完全さから始まります。以下の項目は、各項目を完了する証拠を注文に添付してデータシートに記載する必要があります。
| チェックする | なぜそれが重要なのか | 要求する証拠 |
|---|---|---|
| 定格点での効率 | 銘板の値は IE3 テーブル以上である必要があり、負の許容差はありません | IEC 60034-2-1 へのテストレポート |
| 電圧と周波数 | 60 Hz の値は 50 Hz とは異なります。 440V/60Hzのオーダーは50Hzのテーブルでは判断できません | 銘板 drawing |
| 断熱性、周囲環境および高度 | VFD 電源、周囲温度 40 °C 以上、および 1,000 m 以上の場所ではすべて出力が低減されます | ディレーティング曲線を含むデータシート |
| フレームと取り付け | シャフト height, flange pattern and terminal box position decide whether it drops in | 寸法図 |
| 侵入保護とエリア分類 | IP55 はほとんどの工場室をカバーします。洗浄、重粉塵、または爆発性雰囲気ではさらに多くの処理が必要です | IP 評価と証明書 |
| ベアリングと潤滑 | 再給油の間隔とベアリングの種類によって将来のメンテナンス負荷が決まります | 軸受呼び名一覧表 |
試運転時に、新しい各モーターの無負荷電流、相間抵抗、および振動を記録し、その数値を機器の記録にファイルします。これらは、その後のすべての比較のベースラインとなり、緊急修理中に低効率クラスに巻き戻されたモーターを見つける最も簡単な方法です。
これは三相非同期モーターであり、その全負荷効率は IEC 60034-30-1 の IE3「プレミアム効率」クラスを満たしており、通常は 50 Hz および 60 Hz で 2、4、6、8 極全体で 0.75 ～ 1000 kW をカバーします。
15 kW および 4 極の場合、損失の差は全負荷で約 0.27 kW、これは 6,000 運転時間で年間約 1,600 kWh に相当し、部分負荷ではこれより小さくなります。
はい、インバーターの使用に合わせて注文した場合に限ります。ドライブ出力に対して定格された絶縁、定義された速度範囲、および長時間約 30 Hz 未満で動作する必要がある場合は独立した冷却ファンが必要です。
約 75 kW を超えて長時間実行すると、IE4 の効果が得られます。 7.5 kW 未満または年間 2,000 時間未満の場合、ほぼ常に総所有コストで IE3 が勝ちます。
銅と鋼が余分に含まれているため、IE2 よりもプレミアムが付いていますが、IE3 がほとんどの汎用定格の規制ベースラインになったため、その差は縮まりました。
銘板とその定格および周波数を IEC 表と照合し、日常試験報告書を要求し、試運転時に無負荷電流と振動を確認してください。
