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IE3 モーターと IE4 モーターを比較するプラント エンジニアや購買チームにとって、その答えは簡単です。 IEC 60034-30-1 分類システムでは、IE4 モーターは IE3 モーターより 1 つ上の完全な効率層に位置し、効率の利点はフレーム サイズが小さいほど最大になりますが、モーターの出力が増加するにつれて徐々に小さくなります。あ YE4/IE4超高効率モーター 連続稼働ファン、ブロワー、ポンプ、コンプレッサーなど、機器が定常負荷の下で毎日長時間稼働する場合は、一般に、より強力な一致となります。あ YE3/IE3高効率モーター は、断続的、変動負荷下、または短いシフトで稼働する機械にとって実用的で広く使用されているオプションです。
以下のセクションでは、その推奨事項の背後にある効率データを詳しく説明し、IE3 と IE4 のエネルギー消費が実際の動作時間でどのように比較されるかを示し、ポール構成と負荷タイプを特定のアプリケーションに適合させる方法を説明します。
IEC 60034-30-1 国際効率分類規格によれば、三相非同期モーターは、定格負荷時にどれだけの電気入力エネルギーが熱として失われるかに基づいて、定義された効率クラスに分類されます。クラスが 1 つ上がるということは、モーターが同じ定格出力と速度で入力パワーの大部分を使用可能なシャフト出力に変換することを意味します。このフレームワークはテクノロジー中立であるため、 IE4電動モーター また、同じフレーム サイズの IE3 モーターは、異なる損失レベルで動作しながら、非常に類似した取り付け寸法を共有できます。
YE4/IE4 超高効率モーターは、750 ～ 3000RPM にわたる 2 極、4 極、6 極、および 8 極構成で、0.75kW ～ 375kW の出力範囲をカバーします。これにより、YE4/IE4 ラインは YE3/IE3 高効率シリーズよりも 1 段階上に位置し、同じ極構成で 0.75kW ～ 315kW をカバーし、産業用バイヤーによって広く参照されている GB18613-2020 Tier-3 効率基準を反映しています。すでに機器リストで IE3 IE4 の効率データを追跡している施設の場合、通常、ポール構成とフレーム シリーズが直接引き継がれるため、アップグレード パスの計画が簡素化されます。
| 効率クラス | IEC指定 | 典型的な市場ポジション |
|---|---|---|
| IE1 | 標準効率 | 新しい産業施設では大部分が段階的に廃止される |
| IE3 | プレミアムな効率 | 一般産業用モーターの共通ベースライン |
| IE4 | スーパープレミアム効率 | 超高効率モータ段 YE4/IE4シリーズ |
| IE5 | ウルトラプレミアムな効率性 | 一部のモーター技術に限定された新興層 |
IEC 60034-30-1 に基づいて 4 極、50Hz モーターに対して公開されている参考全負荷効率値は、モーターがどのように動作するかを明確に示しています。 IE4高効率モーター 同じ電力定格の IE3 モーターと比較します。以下の表は、4 つの一般的な産業用電力定格を並べて示しています。
図 1. 基準全負荷効率、4 極 50Hz、IEC 60034-30-1 公開クラス値に基づく、選択された電力定格にわたる IE3 および IE4 モーターの比較。
| 定格電力 | IE3の効率 | IE4の効率 | 効率の向上 |
|---|---|---|---|
| 7.5kW | 90.1% | 90.4% | 0.3pp |
| 22kW | 92.7% | 93.0% | 0.3pp |
| 55kW | 94.3% | 94.6% | 0.3pp |
| 110kW | 95.2% | 95.4% | 0.2pp |
IE3 と IE4 の効率の差はパーセンテージ ポイントで見ると小さいように見えますが、年間数千時間の稼働時間にわたる継続的な全負荷では、パーセンテージ ポイントのほんの一部であっても、同じ機械出力に必要な電気入力の測定可能な差に変わります。
モータの入力電力は出力電力を効率で割った値に等しく、入力電力と出力電力の差が損失として消費されます。この関係を、連続稼働ファンとポンプの一般的なデューティ サイクルである年間 8000 時間全負荷で稼働する 55kW モーターに適用すると、IE3 と IE4 のエネルギー消費が時間の経過とともにどのように変化するかがわかります。
図 2. IE3 と IE4 を比較した、全負荷、年間 8000 時間の運転時間における 55kW モーターの 5 年間にわたる累積エネルギー損失の例。
この例では、5 年間の連続動作にわたって、図 2 の 2 つの線の間の差は、IE4 モーターによって回避される累積エネルギー損失の約 7.2 MWh に相当します。これは、実行時間の長いアプリケーションにおける IE4 モーターのエネルギー節約の可能性を示しています。この例は例示であり、実際の結果は負荷、周囲条件、サイトの電気特性によって異なります。
小型のモーターは定格出力に比例して漂遊負荷と摩擦損失が大きくなり、IE3 から IE4 に移行する際に改善の余地が大きくなります。大型のフレーム モーターはすでに IE3 の下で実際の効率の上限近くで動作しているため、IE4 で利用できる追加のパーセンテージ ポイントのゲインは電力定格が増加するにつれて小さくなります。このパターンは、次に示す公開された IEC 60034-30-1 参照値に見られます。
図 3. 選択したより小さい電力定格における、IE3 に対する IE4 の効率向上 (パーセントポイント)。
| 定格電力 | 効率の向上, IE3 to IE4 |
|---|---|
| 0.75kW | 1.8ページ |
| 2.2kW | 0.8pp |
| 5.5kW | 0.4pp |
| 15kW and above | 0.2pp |
これは、小型モーターをアップグレードすると、大型モーターをアップグレードするよりも IE4 モーターの絶対的なエネルギー節約が実現するという意味ではありません。パーセンテージポイントゲインが大きい小型モーターでも、大型モーターよりも総エネルギー消費量がはるかに少ないため、実際に節約されるエネルギー量は、パーセンテージの差が狭くても、通常は高出力で稼働時間の長い設置に有利です。
IE4 モーターのエネルギー節約が蓄積されて IE4 モーターの回収期間が短縮される割合は、効率クラスだけではなく、モーターが毎日実際にどのように使用されるかによって決まります。以下の要因は、IE3 モーターと IE4 モーター間の効率の差が実際にどれほど早く意味を持つようになるかに最も大きな影響を与えます。
一般的なパターンとして、年間稼働時間が長く、定格出力に近い安定した負荷率を持つアプリケーションでは、IE4 電気モーターが最も早くエネルギー節約を蓄積しますが、稼働時間が短いアプリケーションや負荷の変動が大きいアプリケーションでは、差が顕著になるまでに実行距離が長くなります。
効率は、IE3 と IE4 のモーター比較が日常の動作でどのように行われるかを示す 1 つの側面にすぎません。以下のレーダー チャートは、一般的に議論される 6 つの性能寸法を相対的な図として並べて示したもので、特定の 1 つのユニットの認定数値ではなく、IEC 60034-30-1 に基づくプレミアムおよびスーパープレミアム効率クラスのモーターに関連する一般的な設計特性に基づいています。
図 4. IE3 と IE4 のモーター性能寸法の相対比較を示します。
YE4/IE4 超高効率モーターは、高強度鋳鉄ハウジングを中心に構築されており、長期間の安定した動作のために設計された冷却および絶縁システムと組み合わせられています。以下に簡略化して示します。
図 5. YE4/IE4 超高効率モーターのハウジングと冷却経路の簡略構造図。
IE3 モーターと IE4 モーターのどちらを選択するかには、極構成を実際の負荷に合わせる必要もあります。以下の表は、YE4/IE4 シリーズで利用可能な 2 極から 8 極の範囲にわたる一般的なガイダンスの概要を示しています。
| ポール構成 | 同期速度 | 最適な用途 |
|---|---|---|
| 2極 | 3000 RPM | ファンや送風機などの高速軽負荷機器 |
| 4極 | 1500RPM | 中程度の速度とトルクが必要な汎用産業機械 |
| 6極 | 1000RPM | 低速でも安定したトルクが必要なアプリケーション |
| 8極 | 750RPM | 混合装置、鉱山、冶金機械などの高トルク、重負荷装置 |
高速 2 極構成はファンやその他の高速軽負荷負荷に適しており、低速 8 極構成は混合装置、鉱山、冶金用途に大きなトルク出力を提供します。電力消費に敏感で、機器を継続的に稼働させ、エネルギー効率の高い機器のアップグレードを計画している施設は、通常、次のような環境に最も適しています。 YE4/IE4超高効率モーター ライン。
YE4/IE4 と YE3/IE3 の両ラインは、現代の施設で稼働し続けており、多くの場合、同じ生産フロアに並んでいます。以下のリストは、各オプションが通常指定される場所の概要を示しています。
Zhejiang Kuayue Motor Co., Ltd.は、浙江省台州市鹿橋区に拠点を置き、研究開発、生産、販売、輸出を統合した輸出志向のメーカーです。同社はモーター業界で 34 年間活動しており、生産拠点の面積は 29 ムー、スタッフ数は 30 人以上です。 YE4/IE4超高効率モーターおよびYE3/IE3高効率モーターのメーカーとして、Zhejiang Kuayueは、中国の20以上の省の顧客だけでなく、ヨーロッパ、南北アメリカ、東南アジア、中東の輸出市場に三相非同期モーターと産業用ポンプのソリューションを供給し、鉱業、化学処理、ポンプおよびHVACシステム、繊維、昇降装置、工作機械、港湾建設機械などの業界にサービスを提供しています。標準製品ラインに加えて、同社は特定のフレーム、端子ボックス、または取り付け要件を持つ購入者向けの ODM および OEM カスタマイズもサポートしています。
IE4 モーターは、同じ電力定格と速度で IEC 60034-30-1 によって定義されたスーパー プレミアム効率クラスに達するように構築された三相非同期モーターであり、IE3 プレミアム効率クラスの 1 段階上のレベルに達します。
IE4 マークは、ブランド名やモデル名を指すのではなく、モーターが IEC 60034-30-1 分類枠組みに基づくスーパー プレミアム効率クラスに関連する効率レベルに達するように設計されていることを示します。
主な違いは、同じフレーム サイズと出力定格での全負荷効率であり、特にフレーム サイズが小さい場合、IE4 モーターは通常、IE3 モーターよりも低いエネルギー損失で動作します。絶縁クラスや保護定格などの構造の詳細は、効率クラスが主な識別要素として、両方のラインで類似している場合があります。
超高効率モーターとは一般に、IE4 スーパープレミアム効率クラス以上に構築されたモーターを指し、標準またはプレミアム効率クラスのモーターと比較して連続運転時の電気損失を低減するように設計されています。
現在の IEC 60034-30-1 フレームワークでは、IE5 ウルトラ プレミアム効率は IE4 よりも上位に位置しますが、IE5 の利用可能性は現在、広く利用可能な IE3 および IE4 ラインと比較して電力定格およびモータ テクノロジの点でより制限されています。
公開されている IEC 60034-30-1 の参照値に基づくと、IE3 から IE4 への効率の向上は、通常、中出力から大出力の定格では約 0.2 ～ 0.3 パーセント ポイントの範囲であり、数キロワット未満の小さな出力定格では約 1 ～ 2 パーセント ポイントのより大きなゲインになります。
IE5 は、IEC 60034-30-1 に基づいて IE4 より 1 つ上の分類階層に位置し、エネルギー損失がさらに削減されていますが、IE5 モータは、IE3 および IE4 モータが現在カバーしている全電力および極範囲にわたってそれほど広くは利用できません。
正しい選択は、モーターの使用方法、および必要な電力定格と極構成に何が利用できるかによって異なります。年間稼働時間が長く、標準フレーム要件が必要なアプリケーションの場合、IE4 モーターは現在、より広く利用可能な超高効率オプションですが、現時点では IE5 は依然として狭く、より特殊なカテゴリに留まっています。
