Класи енергоефективності IE1, IE2, IE3, IE4 – в чому різниця

Витрати підприємства на електроенергію напряму залежать від енергоефективності приводних систем. Електродвигуни з вищим класом IE більш ефективно використовують електроенергію. Основна частина енергії перетворюється на корисну механічну роботу, і лише незначний відсоток – втрачається через електричні, магнітні та механічні процеси. Привід із нижчим класом енергоефективності має менший ККД та споживає більше електроенергії. Підприємство купує дешевший двигун та на перший погляд економить, але початкова економія призводить до більших експлуатаційних витрат в майбутньому.

При виборі двигуна важливо знайти баланс між ціною та енергоефективністю – враховувати умови експлуатації приводу, специфіку технологічного процесу, режими навантаження та інші фактори. Важливо оцінити потужність, фактичне навантаження, кількість годин роботи, спосіб регулювання швидкості та вартість електроенергії. Саме ці фактори визначають, наскільки швидко більш енергоефективний двигун окупить додаткові інвестиції.

Що означають класи енергоефективності IE

Клас енергоефективності IE (International Efficiency) визначає, наскільки ефективно двигун перетворює електричну енергію на механічну та скільки енергії втрачається під час роботи. Для асинхронних електродвигунів ей показник визначається стандартом ДСТУ EN 60034-30-1:2022 “Машини електричні обертові. Частина 30-1. Класи ефективності двигунів змінного струму, що працюють від мережі (код IE)”. Клас IE залежить від ККД електродвигуна та розраховується як співвідношення механічної потужності на валу до спожитої електричної потужності. Більшість електродвигунів мають класи енергоефективності від IE1 до IE4:

IE1 Standard Efficiency – базовий рівень;
IE2 High Efficiency – підвищена ефективність;
IE3 Premium Efficiency – високоефективні двигуни преміум-класу;
IE4 Super Premium Efficiency – максимально можливий ККД та мінімальні втрати серед всіх класів.

У більшості сучасних промислових електродвигунів використовуються класи енергоефективності IE2, IE3 та IE4. Клас IE3 сьогодні є одним із найбільш поширених варіантів для промислових приводів. IE4 обирають для максимальної економії електроенергії на складних об’єктах. IE2 застосовується у випадках, коли достатньо стандартного рівня енергоефективності.

IE1

Двигуни IE1 використовуються в приводах з простим режимом роботи та періодичними навантаженням, коли споживання електроенергії не є основною складовою експлуатаційних витрат. Перевага таких моторів – нижча вартість та мінімальні інвестиції на старті. Але використання двигунів IE1 у потужних приводах із тривалим режимом роботи економічно невигідно, адже значно збільшує витрати енергії та змушує переплачувати у довгостроковій перспективі.

IE2

Двигуни IE2 – це доцільний варіант для механізмів з помірним навантаженням та невеликою кількістю годин роботи, коли максимальна енергоефективність не є визначальним фактором. Головна перевага IE2 – доступна початкова вартість порівняно з більш енергоефективними двигунами IE3 та IE4. Але при тривалій експлуатації використання такого приводу менш вигідно, адже це збільшує витрати на електроенергію.

IE3

Двигун IE3 потребує менше електроенергії для виконання тієї самої роботи, тому особливо вигідний у приводах із тривалим режимом експлуатації. Чим більше годин на рік працює привід, тим більш відчутна різниця в експлуатаційних витратах. Двигуни преміального класу користуються попитом, адже в них оптимально поєднується вартість та енергоефективність. Клас IE3 часто стає практичним вибором для промислових приводів, коли важливо одночасно контролювати капітальні та експлуатаційні витрати.

IE4

Двигуни IE4 мають більш високий ККД порівняно з іншими класами – ефективно перетворюють спожиту електроенергію на корисну механічну роботу. Високий коефіцієнт корисної дії двигунів IE4 забезпечується за рахунок оптимізації конструкції, зменшення електричних та магнітних втрат, використання сучасних матеріалів та вдосконалення системи охолодження. При цілодобовій роботі або при частих пусках і зупинках навіть мінімальне збільшення ККД накопичується та перетворюється на значну економію протягом року. Двигуни IE4 мають вищу початкову вартість, але за рахунок великої економії окупаються в коротші терміни.

Який клас енергоефективності обрати

Для легкого режиму роботи. Якщо привід працює кілька годин на день або використовується періодично, різниця у споживанні може не встигнути компенсувати вищу вартість більш енергоефективного двигуна. IE2 може бути економічно обґрунтованим рішенням, особливо якщо бюджет проєкту обмежений.
Для безперервної роботи. Для приводів, які працюють цілодобово або в кілька змін, оптимально розглядати класи IE3 та IE4. При великому постійному навантаженні навіть мінімальне підвищення ККД дає помітне скорочення енергоспоживання. Інвестиції в енергоефективний двигун повертаються значно швидше.

Універсального класу енергоефективності не існує. IE2 може бути достатнім для простих задач та періодичної роботи, IE3 – оптимальним вибором для більшості промислових застосувань, а IE4 – доцільним для потужних приводів із постійним безперервним навантаженням.

Енергоефективні двигуни можуть бути оснащені частотними перетворювачами. Частотники дозволяють регулювати частоту обертання двигуна та крутний момент відповідно до фактичного навантаження, зменшувати пускові струми для плавного пуску мотора, оптимізувати режим роботи під реальні умови експлуатації – все це додатково зменшує енергоспоживання приводу. Якщо обладнанню не потрібна постійна максимальна продуктивність, частотне регулювання дозволяє суттєво економити енергію. Встановлення частотників на двигуни високого класу енергоефективності забезпечує максимально можливий рівень економії.

Як оцінити окупність двигуна високого класу енергоефективності

Висока енергоефективність майже завжди означає більшу початкову вартість. Тому перед вибором двигуна IE3 або IE4 варто оцінити, чи компенсує економія електроенергії додаткові інвестиції. Для цього потрібно врахувати кілька ключових параметрів – вартість двигуна, фактичне навантаження, кількість годин роботи на рік, вартість кіловата електроенергії, очікуваний термін експлуатації. На першому етапі порівняйте ціну двигунів різних класів із однаковою потужністю та характеристиками. Проаналізуйте різницю у вартості, яку потрібно додатково інвестувати в більш енергоефективну модель.

Якщо двигун працює при частковому навантаженні, фактична економія відрізняється від розрахункової. Тому велике значення має кількість годин роботи двигуна на рік – чим довше працює привод, тим більше електроенергії можна заощадити завдяки високому IE. Для обладнання з безперервним режимом роботи двигуни IE3 чи IE4 зазвичай дають більшу економічну вигоду. Також при визначення окупності потрібно враховувати актуальний тариф. Вартість електроенергії для промислових споживачів достатньо висока та постійно зростає, тому навіть невелике зниження споживання дає суттєву економію протягом року. Якщо двигун планується використовувати багато років, економія накопичується протягом усього терміну експлуатації.

Для об’єктивного порівняння моделей двигунів з різними класами енергоефективності варто враховувати ціну придбання двигуна та довгострокові витрати на електроенергію, технічне обслуговування, ремонт та експлуатацію протягом усього терміну служби. Часто дорожчий двигун з вищим класом IE виявляється вигідним у довгостроковій перспективі, а дешевший варіант вимагає зайвих витрат у майбутньому. Тому при виборі двигуна важливо оцінювати загальну економіку протягом усього життєвого циклу обладнання.

Чи можна підвищити енергоефективність електродвигуна?

Якщо немає можливості купити новий двигун з відповідним класом IE, енергоефективність приводу можна частково підвищити наступними кроками:

Не допускати тривалої роботи з перевантаженням. Необгрунтовано складний режим роботи призводить до підвищених теплових втрат та зниження енергоефективності двигуна.
Використовувати частотний перетворювач. Частотник дає змогу регулювати швидкість відповідно до фактичної потреби та уникати зайвого споживання енергії.
Оптимізувати режим роботи приводу. Вимикати обладнання під час простоїв, не працювати на максимальній потужності без зайвої потреби.
Регулярно обслуговувати двигун. Перевіряти стан підшипників, вентиляції, контактів та інших компонентів, які впливають на коефіцієнт корисної дії двигуна.
Контролювати якість електроживлення. Перекоси фаз, відхилення напруги та інші проблеми мережі можуть негативно впливати на ККД та провокують перегрів двигуна.
Модернізувати механічну частину двигуна. Замінити зношені підшипники, оптимізувати систему охолодження, за потреби встановити ефективніший вентилятор.
Обладнати двигун пристроєм плавного пуску. Цей прилад знижує пускові струми та механічні навантаження, що особливо важливо для потужних приводів із частими пусками.
Перемотати обмотки. Для двигунів, які вже експлуатуються, якісне професійне перемотування може відновити характеристики та зменшити втрати.

Наша компанія Огрант постачає електродвигуни провідних брендів GAMAK, VOLT та ELK Motors. Якщо у вас виникли питання щодо вибору класу енергоефективності – звертайтеся за консультацією до наших спеціалістів +38 (0472) 500-151, +38 (097) 500-01-20, info@ogrant.com.ua.