Sectorul 3

Viteza variabilă determină potențialul de economisire a energiei

Sisteme de motorizare industrială: cel mai mare potențial pentru economii de energie

O unitate de viteză variabilă este un echipament pentru variația vitezei unui motor, o cerință pentru multe procese industriale. De fapt, majoritatea motoarelor funcționează la viteză constantă. Pentru a modula viteza echipamentelor de proces, au fost utilizate de mult timp diferite dispozitive mecanice. Astăzi, cea mai mare parte a utilizării este făcută de unități electronice cu viteză variabilă. Pentru procesele industriale care necesită un control precis al vitezei, au fost utilizate mai întâi motoare cu curent continuu (DC) acționate de acționări electronice în stare solidă. Această tehnică a constat în variația vitezei proporțional cu tensiunea. Datorită complexității întreținerii motoarelor de curent continuu, aplicațiile recente rareori folosesc acest sistem.

Cu toate acestea, se estimează că, dacă Franța ar fi echipată cu motoare cu randament ridicat, cererea industriei de energie electrică ar fi redusă cu aproximativ 25%, iar cea a Franței cu aproape 10%. Deși eforturile care trebuie depuse pentru a îndeplini angajamentele Franței în materie de mediu sunt semnificative, această investiție ar da roade rapid, chiar și pentru producătorii al căror potențial de economii rămâne limitat. Cu toate acestea, randamentul investiției (ROI sau Return on Investment) este mai mic de 1,5 ani pentru % din depozitele de economii tehnice și mai puțin de 3 ani pentru 50% din depozit. Având în vedere prețul în creștere al energiei electrice, alegerea se face rapid.

Ponderea energiei electrice utilizate de fiecare sector pentru sistemele motorizate
Neferos	18%	IAA	86%
Industria oțelului	50%	Carton	95%
Industria mecanică	63%	Ciment	97%
Chimie	70%	Întreaga industrie	70%

Sursa: CEREN 2013

În multe instalații, sistemele motorizate funcționează la viteză nominală fixă. De exemplu, pe ventilații, înclinatoarele fac posibilă variația fluxului de aer, dar în schimb, ele măresc căderile de presiune și devin o nouă sursă de energie irosită.
Datorită unui variator, este posibilă modificarea turației motorului, ajustând astfel debitul și obținând economii semnificative de energie. Este posibil să se dimensioneze motorul cât mai exact posibil și astfel să se poziționeze mai bine din punct de vedere comercial

Obligație legală de la 1 ianuarie 2017
Noul standard IEC 60034-30 pentru motoare electrice are 4 clase de eficiență și anume
IE4 Super Premium, IE3 Premium, IE2 Eficiență ridicată (EFF1 conform etichetei CEMEP) și IE1 Standard (EFF2 conform etichetei CEMEP). Începând din 2011, IE1 nu mai erau permise. De la 1 ianuarie 2017, instalarea motoarelor IE2 între 0,75 kW și 375 kW este autorizată dacă acestea sunt controlate de o unitate de viteză variabilă. IE3 și IE4 integrează nativ variația de viteză.

Parametru care influențează consumul

Scopul variației electronice a vitezei este de a potrivi viteza și cuplul unui motor cu sarcina sa. Pentru a face acest lucru, unitatea reglează parametrii de tensiune/curent/frecvență ai sursei de alimentare a motorului.

Viteza de rotație (n) a unui motor asincron depinde de frecvența rețelei (f), de numărul de perechi de poli ai motorului (P) și de alunecare (e):

n [rpm] = (f [Hz] x 60 x (1 - s [%]))/P Alunecarea s = (ns - n)/ns, unde ns este viteza sincronă și n este viteza asincronă. Este proporțională cu sarcina și proporțional cu pătratul tensiunii de alimentare.

P = C w

P (putere), C (cuplu) și w (turația de rotație a motorului) sunt exprimate aici în unități „oficiale”, și anume Watt, Newton metru și radian pe secundă.

Variația electronică a vitezei față de Fix

Prin urmare, VEV (variația electronică a vitezei) acționează asupra frecvenței, care acționează asupra vitezei și, în consecință, asupra puterii motorului. Reglează continuu viteza de rotație și cuplul motoarelor la puterea dorită și consumă mai puțină energie electrică. De asemenea, la pornirea motoarelor se obțin câștiguri semnificative și trebuie luate în considerare câștiguri suplimentare în ceea ce privește prelungirea duratei de viață a echipamentului, reducerea zgomotului, reducerea întreținerii și îmbunătățirea flexibilității proceselor. Reducerea energiei electrice consumate este cu atât mai importantă cu cât variațiile de debit sunt mari (ceea ce corespunde unui debit mediu scăzut).
Graficul arată că motorul cu invertor economisește cantitatea maximă de energie electrică la sarcini parțiale. VEV este, prin urmare, potrivit atunci când este necesar să se schimbe viteza de funcționare în mod recurent (în cazul ventilatoarelor, pompelor centrifuge, compresoarelor, aerului comprimat) sau atunci când este necesar să se furnizeze o forță variabilă (ridicare, derulare, amestecare).

De acum înainte, veți găsi în fiecare număr de Electrician + informații despre economiile care se vor face în industrie pentru iluminat, aer comprimat, pompare, încălzire, răcire, aer condiționat și abur.

7 motive bune pentru instalarea gradatoarelor electronice
• Reducerea energiei electrice consumate, cu atât variațiile debitului sunt mai mari
• Netezime și precizie de funcționare (pornire, oprire și schimbare rapidă a vitezei, precizie și stabilitate de reglare)
• Prezența buclelor de automatizare și a porturilor de comunicații pe unitate (automatizarea mai ușoară a procesului de pompare)
• Reducerea constrângerilor mecanice asupra echipamentelor legate de motoare
• Suprimarea curentului de pornire la pornirea motoarelor de către unitatea care controlează ușor alimentarea motoarelor
• Reducerea consumului de energie reactivă
• Reducerea emisiilor de CO2

Dimmerul nu este singurul element din buclă. Un motor de înaltă eficiență ajută la economisirea de bani. În costul general de peste 10 ani, consumul de energie electrică reprezintă 95% din cost, în timp ce achiziția reprezintă doar 2% !