Abstract
Premium efficiency motors are now mandatory in North America, but new higher efficiency classes are being introduced. Motors of IE4 Super-Premium Efficiency Class are already available in the market, and a new IE5 Ultra-Premium Efficiency Class is being considered. Within the IE4 Super-Premium Class, line-start permanent-magnet motors (LSPMs) are a recent entrance in the industrial motor market. Its steady-state performance is outstanding, but as in all technologies, there are some associated issues, both for retrofitting or new applications. The LSPM efficiency can be measured according to the input–output (or direct) method specified in the IEEE 112 or IEC 60034-2-1 standards, but if the losses are to be segregated, for example, to allow proper temperature correction, it is important to evaluate if the specified test methods can be applied to this sort of machine. Due to the significant promotion and penetration of variable-speed drives (VSDs) in industrial motor driven systems, the motor tolerance and operation limits to such devices are addressed in this paper. The proposed IEC 60034-2-3 Standard specifies test methods for determining harmonic losses of VSD-fed motors, supplementing the methods intended for operation on sinusoidal supply. In this paper, the referred issues will be addressed in detail, and experimental results on the application of the IEC 60034-2-1 and IEC 60034-2-3 standards to IE2, IE3, and IE4 class motors are presented and discussed, with the focus on the LSPM Super-Premium technology. A comparative technical and economical analysis of commercial IE2, IE3, and IE4 class motors is presented, including an in-field example of replacement of a squirrel-cage induction motor by an LSPM
چکیده
در حال حاضر استفاده از موتورهای پر بازده در آمریکای شمالی اجباری است، ولی موتورهای جدید با بازده بیشتر در حال ارائه به بازار هستند. موتورهای IE4 با بازده بسیار زیاد از قبل در بازار موجود است و دسته ی جدید IE5 فوق پر بازده در حال بررسی است. در دسته ی موتورهای IE4، موتورهای آهنربای دائمی خط راه انداز (LSPMها) اخیرا به بازار وارد شده اند. عملکرد حپالت ماندگار آنها بسیار خوب است ولی مانند تمامی تکنولوژی ها، بهبود یا کاربردهای جدید آن با مسائلی همراه است. بازده LSPM را می توان طبق روش ورودی – خروجی (یا مستقیم) مشخص شده در استانداردهای IEEE 12 یا IEC 60034-2-1 اندازه گیری کرد، ولی اگر بتوان تلفات را تفکیک کرد، مثلا امکان تصحیح دما را فراهم کرد، ارزیابی اینکه آیا می توان از روش های تست مشخص شده برای این دسته از ماشین ها به کاربرد یا نه مهم است. به دلیل رشد زیاد و نفوذ درایوهای سرعت متغیر (VSDها) در سیستم های موتوری صنعتی، در این مقاله به حدقابل تحمل موتور و حدود کاری برای چنین درایوهایی اشاره می شود. استاندارد IEC 60034-2-3 پیشنهادی روش های تست برای تعیین تلفات هارمونیک موتورهای دارای VSD و نیز روش هایی برای کار با منبع سینوسی را مشخص می کند. در این مقاله، این مولرد با جزئیات توضیح داده می شوند و نتایج آزمایشی به دست آمده از کاربرد استانداردهای IEC 60034-2-1 و IEC 60034-2-2 برای موتورهای کلاس های IE2، IE3 و IE4 با تمرکز بر روی فناوری فوق عالی LSPM ارائه و بحث می شوند. یک تحلیل فنی و اقتصادی از موتورهای دسته های IE2، IE3 و IE4 شامل مثالی از جایگزین کردن یک موتور القایی قفس سنجابی با یک LSPM ارائه می شوند.
عبارات شاخص- بازده، استانداردهای موتور الکتریکی، استاتداردهای IEC 60034-30/-2-1/-2-3 ، موتورهای سنکرون آهنربای دائمی خط راه انداز، تلفات، دسته ی فوق عالی.
مقدمه
در کاربردهای صنعتی موتورهای الکتریکی حدود 40 درصد از کل انرژی الکتریکی تولید شده در جهان را مصرف می کنند. در اتحادیه ی اروپا، تاکنون سیستم های موتور الکتریکی مهم ترین نوع بار در صنعت هستند و تقریبا 70 درصد الکتریسیته ی مصرف شده متعلق به آنهاست. در بخش ساختمان های غیرمسکونی سیستم های موتورهای الکتریکی تقریبا یک سوم الکتریسیته ی مصرفی را استفاده می کنند. استفاده ی گسترده از آنهاست که موتورهای الکتریکی را برای بهبود بازده جذاب کرده است. علیرغم تنوع بالای موتورهای الکتریکی موجود در بازار، موتورهای القایی سه فاز قفس سنجابی (SCIMها) بیشترین سهم بازار را به خود اختصاص داده اند [1-4].
موتورهای الکتریکی با بازده بالاتر می توانند منجر به کاهش قابل ملاحظه ی مصرف انرژی و نیز کاهش اثرات زیست محیطی شوند [1-4]. یک دلیل مهم برای استفاده ی بیشتر از آنها در بازار استانداردهای هماهنگ شده در ارتباط با تست عملکرد موتور، دسته بندی بازده، و نمایش توان نامی است..