Neue Wirkungsgrad-Normen und -Richtlinien für Motoren in Europa

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1 Neue Wirkungsgrad-Normen und -Richtlinien

2 Vorbemerkung Die Verordnung (EG) 640/2009 der "ErP" genannten Richtlinie wird seit dem 16. Juni 2011 umgesetzt. Manche Nicht-EU-Staaten, wie beispielsweise die Schweiz und die Türkei, verwenden weitestgehend identische Vorschriften. Andere Länder (China, Indien, Taiwan...) haben ähnliche Verordnungen, die ebenfalls auf der Norm IEC basieren, verabschiedet oder werden dies tun. Die im Juli 2009 verabschiedete Verordnung (EG) 640/2009 wurde seitdem zwei Mal modifiziert. Die Norm IEC von September 2008 wird ersetzt durch die Norm IEC Die wichtigsten Änderungen gegenüber der vorhergehenden Fassung betreffen den erweiterten Geltungsbereich der Norm (Leistungen von 0,12 bis 1000 kw, Polzahlen von 2 bis 8 Polen, neue Effizienzklasse IE4). Diese überarbeitete Fassung des Leitfadens "Neue Wirkungsgrad-Normen und -Richtlinien " soll die neuen Normen zusammenfassen und den aktuellen Stand der Informationen zu diesem Thema vermitteln. WICHTIGER HINWEIS: Alle 2-, 4- und 6-poligen Motoren, die ab dem 1. Januar 2015 innerhalb der EU verkauft werden und eine Leistung zwischen 7,5 kw und 375 kw besitzen, müssen die Effizienzklasse IE3 bzw. mit Umrichter IE2 erfüllen. 2

3 Inhaltsverzeichnis Norm zur Klassifizierung der Wirkungsgrade IEC (1. Halbjahr 2014) Normen in Vorbereitung Änderung der Durchführungsverordnung (EG) 640/2009 der ErP-Richtlinie... 8 Geplante neue Gruppen bei den Motoren im Rahmen der ErP-Richtlinie... 9 Hauptenergievorschriften weltweit Wirkungsgrad-Tabellen gemäß Norm IEC bis 17 Schlussfolgerung

4 Norm zur Klassifizierung der Wirkungsgrade IEC (1. Halbjahr 2014) Diese Norm ersetzt die Norm IEC von September Sie gilt für ein- und dreiphasige Elektromotoren, eintourige Induktionsmotoren oder Permanentmagnetmotoren, mit oder ohne verstärkte Isolation, am sinusförmigen Netz. Geltungsbereich: - Leistung: 0,12 bis 1000 kw - Spannung: 50 bis 1000 V - Frequenzen: 50 und 60 Hz - Polzahlen: 2-, 4-, 6- und 8-polig - Konzipiert für Dauerbetrieb mit Nennleistung ohne Überschreitung der angegebenen Isolierstoffklasse. Ganz allgemein Betriebsart S1. - Gestempelt für eine Umgebungstemperatur bei Betrieb von -20 bis +60 C. - Gestempelt für eine Aufstellhöhe bis 4000 Meter über Meeresniveau. Anmerkungen: - Motoren, die für einen Betrieb außerhalb des Temperaturbereichs von -20 bis +60 C vorgesehen sind, müssen speziell ausgelegt sein; für sie gilt die Norm folglich nicht. - Motoren zum Absaugen von Rauchgasen mit einer Temperaturklasse bis einschließlich 400 C fallen unter diese Norm. - Für Motoren in Fuß- oder/und Flanschausführung, mit Wellen, deren Abmessungen von der Norm IEC abweichen, gilt die Norm ebenfalls. - Motoren für Getriebe, Direktanflanschung oder IEC-Laterne fallen unter die Norm. Diese Norm gilt nicht für: - Motoren mit 10 Polen und mehr - Vollständig in eine Maschine integrierte Motoren, die nicht getrennt getestet werden können. Das bedeutet, dass die Entfernung einer der Komponenten den Motor funktionsuntüchtig machen muss, damit diese Norm nicht auf ihn zutrifft. - Motoren mit integriertem Frequenzumrichter, so dass der Motor nicht ohne den Frequenzumrichter getestet werden kann. 4

5 Norm zur Klassifizierung der Wirkungsgrade IEC (1. Halbjahr 2014) - Bremsmotoren, wenn die Bremse fester Bestandteil der Motorkonstruktion ist und weder entfernt noch von einer separaten Quelle während des Versuchs gespeist werden kann. - Tauchmotoren, die für das vollständige Eintauchen in eine Flüssigkeit speziell entwickelt wurden. - Motoren zum Absaugen von Rauchgasen mit einer Temperaturklasse über 400 C. Anmerkungen: - Nichtbelüftete Motoren (IC418), die mit einem externen Lüfter getestet werden können, sind betroffen. IC416 Motoren (mit Fremdbelüftung) sind ebenfalls betroffen. - Ein Motor mit Frequenzumrichter ist nicht ausgenommen, wenn er von diesem getrennt und unabhängig von ihm getestet werden kann. Diese neue Norm führt die Effizienzklasse IE5 ein. Diese neue Effizienzklasse ist für die nächste Fassung der Norm vorgesehen, wenn auch die Norm selber davon ausgeht, dass zum jetzigen Zeitpunkt IE5 mit den derzeit verfügbaren Technologien nicht zu erreichen ist. 5

6 4950 en / b 4592 en / a Neue Wirkungsgrad-Normen und -Richtlinien Normen in Vorbereitung Um auch die nächsten Entwicklungsschritte der ErP-Richtlinie und die Erwartungen des Marktes erfüllen zu können, sind mehrere Normen zum Thema "Wirkungsgrad" in Vorbereitung. Geltungsbereich: - IEC : Verfahren zur Bestimmung der Verluste und des Wirkungsgrades von umrichtergespeisten Elektromotoren Veröffentlichung 1. Halbjahr IEC : Wirkungsgrad-Klassifizierung von umrichtergespeisten Elektromotoren Veröffentlichung 1. Halbjahr EN : Leitfaden für die Umsetzung des folgenden Teils - EN : Norm für die Ermittlung und Klassifizierung der Energieeffizienz von Antriebssystemen (PDS - Power Drive Systems). - EN : Einfluss der Norm auf die Produktökobilanzierung (PEP = Product Environmental Profile). Voraussichtliche Abstimmung über die drei EN-Normen: 1. Halbjahr 2014 Nach erfolgter Abstimmung werden die EN-Normen der Internationalen Elektrotechnischen Kommission als neue Norm IEC vorgeschlagen. Bemerkung: Leroy-Somer ist es gelungen, die Anforderungen der Norm vorweg zu nehmen und seinen Kunden Produktökobilanzen zu allen seinen neuen Motoren mit hohem Wirkungsgrad, die seit 2011 verkauft wurden, zur Verfügung zu stellen. Environmental Product Declaration PLSES 3-phase induction ODP motors Environmental Product Declaration FLSES 3-phase induction motors with cast iron frame Product Environmental Profile LSES 3-phase induction motors with aluminium frame 4951 en / b 6

7 Normen in Vorbereitung IEC : Bestimmung des Wirkungsgrads IEC : Effizienzklassen wird ersetzt durch IEC (Anfang 2014) IEC : Bestimmung des Wirkungsgrads (2014) IEC : Effizienzklassen (2015) EN : Ermittlung und Klassifizierung von Wirkungsgraden (2015) 7

8 Änderung der Durchführungsverordnung (EG) 640/2009 der ErP-Richtlinie Seit ihrer Abstimmung im Juli 2009 wurde die Durchführungsverordnung zwei Mal korrigiert: 19. Februar 2011: Berichtigung eines Fehlers hinsichtlich der wassergekühlten Motoren 6. Januar 2014: Um gewisse Interpretationsspielräume zu schließen und die mögliche Umgehung der Verordnung zu vermeiden, wurde die Regelung Nr. 4/2014 verabschiedet, die die Verordnung (EG) 640/2009 abändert. Sie ist spätestens ab Juli 2014 anzuwenden. Die Änderung betrifft einen bestimmten Teil des Anwendungsbereichs: " 2. Die vorliegende Vorschrift gilt nicht für: a) Motoren, die beim Betrieb ganz in eine Flüssigkeit eingetaucht sind; b) Motoren, die vollständig in eine andere Maschine integriert sind (z. B. in eine Anlage, eine Pumpe, einen Lüfter oder einen Verdichter), wenn sich die Energieleistung des Motors nicht separat ermitteln lässt; c) Motoren, die speziell konzipiert wurden für folgende Betriebsbedingungen: - Aufstellhöhen über 4000 Meter über Meeresniveau; - Umgebungslufttemperaturen über 60 C; - Maximale Betriebstemperatur über 400 C; - Umgebungslufttemperaturen unter -30 C für sämtliche Motoren oder für Temperaturen unter 0 C für wassergekühlte Motoren; - die Temperatur des Kühlwassers bei Eintritt in die Maschine liegt unter 0 C oder über 32 C; - Explosionsfähige Atmosphären, so wie sie in der Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und Rates definiert sind (3); d) Bremsmotoren,." Außerdem muss darauf hingewiesen werden, dass in Anhang 1 der Verordnung ein Absatz eingefügt wurde: "Sollte die Größe des Typenschildes es nicht zulassen, sämtliche unter Punkt 1 aufgeführten Informationen anzugeben, muss nur der Nenn-Wirkungsgrad bei Nennspannung gestempelt werden." Anmerkung: Diese Berichtigungen wirken sich weder auf das Produktdesign noch auf die Verkaufsstrategie von Leroy Somer aus; das Unternehmen hat die Richtlinie stets aufs genaueste umgesetzt. 8

9 Geplante neue Gruppen bei den Motoren im Rahmen der ErP-Richtlinie Gruppe 30: wird die Produkte betreffen, für die die Verordnung (EG) 640/2009 zu den Elektromotoren nicht gilt: beispielsweise Sondermotoren für Anwendungen mit variabler Drehzahl (AC-Servomotoren), Permanentmagnetmotoren, Motoren, die von der angetriebenen Maschine gekühlt werden (Lüfter), Motoren mit Frequenzumrichter von 0,2 bis 1000 kw, direkt am Netz betriebene Motoren von 0,75 bis 1000 kw. Gruppe 31: wird die Produkte betreffen, die von Gruppe 30 und Verordnung (EG) 640/2009 nicht abgedeckt sind, insbesondere die Motoren von Verdichtern, einschließlich der kleinen Verdichter und deren mögliche Varianten. Anmerkung: Es ist wenig wahrscheinlich, dass die Umsetzung dieser Regelungen vor 2018 erfolgen wird. 9

10 Hauptenergievorschriften weltweit Pays Land Norme Règlement Vorschrift Labellesation Kennzeichnung Enregistrement Registrierungs-pflicht Puissance Leistung Nb Polzahl pôles si falls nécessaire nötig obligatoire EUROPE IEC ErP 0,75kW- 2, 4, 6 IEC / kW SWISS IEC ordonnance 0,75kW- 2, 4, 6 IEC kW TURKEY IEC SGM 0,75kW- 2, 4, 6 IEC /2 375kW IE2 IE2 IE3 IE3 IE3 ISRAEL USA MG EISA 1 HP- 2, 4, 6 IEEE 112- B 10CFR X 200HP IEC SI 0,75kW- 2,4,6,8 IEC kW CANADA C LC HP- 2, 4, 6 C ch.36 X 200HP IE3 IE3 IE3 IE3 IE3 MEXICO MG CONUEE 1 HP- 2, 4, 6 IEEE 112- B NOM ENER X 200HP BRAZIL NBR INMETRO 0,75kW- 2,4,6,8 NBR X 185kW IE2 IE2 IE3 IE3 IE3 INDIA IS ,75kW- 2, 4, 6 375kW IE2 IE3 IE3 IE3 IE3 South KSC IEC KEMCO 0,75kW- 2,4,6,8 KOREA X 200kW IE2 IE2 IE3 IE3 IE3 CHINA GB CER 0,75kW- 2, 4, 6 X 375kW IE2 IE2 IE3 IE3 IE3 IEC E3 0,75kW- 2,4,6,8 AUSTRALIA IEEE 112- B X 185kW IE2 IE2 IE3 IE3 IE3 NEW IEC EECA 0,75kW- 2,4,6,8 ZEALAND IEEE 112- B X 185kW IE2 IE2 IE3 IE3 IE3 JAPAN JIS C ,20kW- 2, 4, 6 JIS C kW IE2 IE2 IE3 IE3 IE3 TAIWAN CNS ,75kW- 2, 4, 6 200kW IE2 IE2 IE3 IE3 IE3 freiwillig Klären Sie mit der Vertriebsabteilung ab, ob das gewählte Produkt im Bestimmungsland registriert ist. VORGESCHRIEBEN 10

11 Notizen 11

12 Wirkungsgrad-Tabellen gemäß Norm IEC Grenzwert des Nenn-Wirkungsgrades (%) gemäß IE2-50 Hz / HOCH P N kw Polzahl / Synchrondrehzahl min -1 2 / / / / 750 0,12 53,6 59,1 50,6 39,8 0,18 60,4 64,7 56,6 45,9 0,20 61,9 65,9 58,2 47,4 0,25 64,8 68,5 61,6 50,6 0,37 69,5 72,7 67,6 56,1 0,40 70,4 73,5 68,8 57,2 0,55 74,1 77,1 73,1 61,7 0,75 77,4 79,6 75,9 66,2 1,1 79,6 81,4 78,1 70,8 1,5 81,3 82,8 79,8 74,1 2,2 83,2 84,3 81,8 77,6 3 84,6 85,5 83,3 80,0 4 85,8 86,6 84,6 81,9 5,5 87,0 87,7 86,0 83,8 7,5 88,1 88,7 87,2 85, ,4 89,8 88,7 86, ,3 90,6 89,7 88,0 18,5 90,9 91,2 90,4 88, ,3 91,6 90,9 89, ,0 92,3 91,7 89, ,5 92,7 92,2 90, ,9 93,1 92,7 90, ,2 93,5 93,1 91, ,8 94,0 93,7 91, ,1 94,2 94,0 91, ,3 94,5 94,3 92, ,6 94,7 94,6 92, ,8 94,9 94,8 93,0 200 bis ,0 95,1 95,0 93,5 12

13 Wirkungsgrad-Tabellen gemäß Norm IEC Grenzwert des Nenn-Wirkungsgrades (%) gemäß IE2-60 Hz / HOCH P N kw Polzahl / Synchrondrehzahl min -1 2 / / / / 900 0,12 59,5 64,0 50,5 40,0 0,18 64,0 68,0 55,0 46,0 0,25 68,0 70,0 59,5 52,0 0,37 72,0 72,0 64,0 58,0 0,55 74,0 75,5 68,0 62,0 0,75 75,5 78,0 73,0 66,0 1,1 82,5 84,0 85,5 75,5 1,5 84,0 84,0 86,5 82,5 2,2 85,5 87,5 87,5 84,0 3,7 87,5 87,5 87,5 85,5 5,5 88,5 89,5 89,5 85,5 7,5 89,5 89,5 89,5 88, ,2 91,0 90,2 88, ,2 91,0 90,2 89,5 18,5 91,0 92,4 91,7 89, ,0 92,4 91,7 91, ,7 93,0 93,0 91, ,4 93,0 93,0 91, ,0 93,6 93,6 91, ,0 94,1 93,6 93, ,6 94,5 94,1 93, ,5 94,5 94,1 93, ,5 95,0 95,0 93, ,0 95,0 95,0 93, ,4 95,0 95,0 93,6 220 bis ,4 95,4 95,0 93,6 375 bis ,4 95,8 95,0 94,1 13

14 Wirkungsgrad-Tabellen gemäß Norm IEC Grenzwert des Nenn-Wirkungsgrades (%) gemäß IE3-50 Hz / PREMIUM P N kw Polzahl / Synchrondrehzahl min -1 2 / / / / 750 0,12 60,8 64,8 57,7 50,7 0,18 65,9 69,9 63,9 58,7 0,20 67,2 71,1 65,4 60,6 0,25 69,7 73,5 68,6 64,1 0,37 73,8 77,3 73,5 69,3 0,40 74,6 78,0 74,4 70,1 0,55 77,8 80,8 77,2 73,0 0,75 80,7 82,5 78,9 75,0 1,1 82,7 84,1 81,0 77,7 1,5 84,2 85,3 82,5 79,7 2,2 85,9 86,7 84,3 81,9 3 87,1 87,7 85,6 83,5 4 88,1 88,6 86,8 84,8 5,5 89,2 89,6 88,0 86,2 7,5 90,1 90,4 89,1 87, ,2 91,4 90,3 88, ,9 92,1 91,2 89,6 18,5 92,4 92,6 91,7 90, ,7 93,0 92,2 90, ,3 93,6 92,9 91, ,7 93,9 93,3 91, ,0 94,2 93,7 92, ,3 94,6 94,1 92, ,7 95,0 94,6 93, ,0 95,2 94,9 93, ,2 95,4 95,1 93, ,4 95,6 95,4 94, ,6 95,8 95,6 94,3 200 bis ,8 96,0 95,8 94,6 14

15 Wirkungsgrad-Tabellen gemäß Norm IEC Grenzwert des Nenn-Wirkungsgrades (%) gemäß IE3-60 Hz / PREMIUM P N kw Polzahl / Synchrondrehzahl min -1 2 / / / / 900 0,12 62,0 66,0 64,0 59,5 0,18 65,6 69,5 67,5 64,0 0,25 69,5 73,4 71,4 68,0 0,37 73,4 78,2 75,3 72,0 0,55 76,8 81,1 81,7 74,0 0,75 77,0 83,5 82,5 75,5 1,1 84,0 86,5 87,5 78,5 1,5 85,5 86,5 88,5 84,0 2,2 86,5 89,5 89,5 85,5 3,7 88,5 89,5 89,5 86,5 5,5 89,5 91,7 91,0 86,5 7,5 90,2 91,7 91,0 89, ,0 92,4 91,7 89, ,0 93,0 91,7 90,2 18,5 91,7 93,6 93,0 90, ,7 93,6 93,0 91, ,4 94,1 94,1 91, ,0 94,5 94,1 92, ,6 95,0 94,5 92, ,6 95,4 94,5 93, ,1 95,4 95,0 93, ,0 95,4 95,0 94, ,0 95,8 95,8 94, ,4 96,2 95,8 94,5 185 bis ,8 96,2 95,8 95,0 15

16 Wirkungsgrad-Tabellen gemäß Norm IEC Grenzwert des Nenn-Wirkungsgrades (%) gemäß IE4-50 Hz / SUPER PREMIUM P N kw Polzahl / Synchrondrehzahl min -1 2 / / / / 750 0,12 66,5 69,8 64,9 62,3 0,18 70,8 74,7 70,1 67,2 0,20 71,9 75,8 71,4 68,4 0,25 74,3 77,9 74,1 70,8 0,37 78,1 81,1 78,0 74,3 0,40 78,9 81,7 78,7 74,9 0,55 81,5 83,9 80,9 77,0 0,75 83,5 85,7 82,7 78,4 1,1 85,2 87,2 84,5 80,8 1,5 86,5 88,2 85,9 82,6 2,2 88,0 89,5 87,4 84,5 3 89,1 90,4 88,6 85,9 4 90,0 91,1 89,5 87,1 5,5 90,9 91,9 90,5 88,3 7,5 91,7 92,6 91,3 89, ,6 93,3 92,3 90, ,3 93,9 92,9 91,2 18,5 93,7 94,2 93,4 91, ,0 94,5 93,7 92, ,5 94,9 94,2 92, ,8 95,2 94,5 93, ,0 95,4 94,8 93, ,3 95,7 95,1 93, ,6 96,0 95,4 94, ,8 96,1 95,6 94, ,0 96,3 95,8 94, ,2 96,4 96,0 94, ,3 96,6 96,2 95, ,5 96,7 96,3 95, ,5 96,7 96,5 95,4 315 bis ,5 96,7 96,6 95,4 16

17 Wirkungsgrad-Tabellen gemäß Norm IEC Grenzwert des Nenn-Wirkungsgrades (%) gemäß IE4-60 Hz / SUPER PREMIUM P N kw Polzahl / Synchrondrehzahl min -1 2 / / / / 900 0,12 66,0 70,0 68,0 64,0 0,18 70,0 74,0 72,0 68,0 0,25 74,0 77,0 75,5 72,0 0,37 77,0 81,5 78,5 75,5 0,55 80,0 84,0 82,5 77,0 0,75 82,5 85,5 84,0 78,5 1,1 85,5 87,5 88,5 81,5 1,5 86,5 88,5 89,5 85,5 2,2 88,5 91,0 90,2 87,5 3,7 89,5 91,0 90,2 88,5 5,5 90,2 92,4 91,7 88,5 7,5 91,7 92,4 92,4 91, ,4 93,6 93,0 91, ,4 94,1 93,0 91,7 18,5 93,0 94,5 94,1 91, ,0 94,5 94,1 93, ,6 95,0 95,0 93, ,1 95,4 95,0 93, ,5 95,4 95,4 93, ,5 95,8 95,4 94, ,0 96,2 95,8 94, ,4 96,2 95,8 95, ,4 96,2 96,2 95, ,8 96,5 96,2 95, ,2 96,5 96,2 95, ,2 96,8 96,5 95,4 250 bis ,2 96,8 96,5 95,8 17

18 Schlussbemerkung Angesichts der Tatsache, dass der Stromverbrauch 95% der Lebenszykluskosten eines Antriebssystems beträgt, und angesichts der weltweiten Anstrengungen in zahlreichen Ländern zur Senkung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen, erscheint die Entwicklung und der Vertrieb von Motoren bzw. Antriebssystemen mit hohem Wirkungsgrad als unausweichliche Konsequenz. In der Industrie entfallen 70% des Stromverbrauchs auf Elektromotoren bzw. elektromotorischen Systeme. Daher darf man die Energievorschriften nicht als Zwang ansehen, sondern sollte sie als Chance begreifen, leistungsfähige Maschinen auf den Markt zu bringen, die sich durch ihre herausragende Energieeffizienz auszeichnen. Stromverbrauch 95% Gesamtkosten eines Asynchronmotors über 10 Jahre Instandhaltung 3% Kauf 2% 18

19 Notizen 19

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