Motori a risparmio energetico - CMS MOTORI ELETTRICI Parma

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Motori a risparmio energetico

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Indice
1 EPACT
2 Il Risparmio Energetico
3 CEMEP
4 Accordo volontario
5 Distinzioni tra classi
6 Rendimento
7 Gamma prodotti SIEMENS
8 Dichiarazione CE
9 Accessori modulari
10 Funzionamento con inverter
11 Confronto EFF1 – EFF2
12 Calcolo risparmio energetico

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EPACT
Livello minimo di efficienza per tutti i motori importati negli USA
Background delle norme EPACT
All’inizio degli anni 70, gli USA hanno avviato l’introduzione
di misure per ridurre la loro dipendenza dall’importazione
nel campo dell’energia e per ridurre le emissioni di CO 2.
Per questo è stato stabilito un livello minimo di efficienza
dei motori elettrici.
Le norme EPACT, entrate in vigore il 25 Ottobre 1997,
fissano un livello minimo di efficienza per tutti i motori
importati direttamente o indirettamente negli USA.

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EPACT
Livello minimo di efficienza per tutti i motori importati negli USA
Le norme EPACT comprendono
– 2, 4 e 6 poli asincroni trifase standard a gabbia di scoiattolo
– Nel range di potenza da 1 a 200 HP ( da0.75 kW a 150 kW)
– Motori costruiti dopo il 25 Ottobre 1997
– Rendimento in accordo con IEEE 112 B
– Condizioni di marcatura e certificazione dalla fine del 1999
– Classificazione dei motori in 5 categorie
– Certificazione e marcatura con CC 032A, dall’anno 2002

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Il risparmio energetico
Cenni storici
La sensibilità a livello mondiale verso il risparmio
energetico è cresciuta negli ultimi anni, una delle
tappe significative nel percorso che dovrebbe
portare ad una inversione di tendenza è stata la
conferenza di Kyoto del Dicembre 1997.
In quella sede si sono fissati diversi obiettivi per
quanto riguarda la riduzione delle immisioni di
gas nell’atmosfera.

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Il risparmio energetico
Alcuni obiettivi : :
_ Progressivo abbandono delle sorgenti di
energia di tipo tradizionale (petrolio,
carbone, metano) a favore delle fonti
rinnovabili (eolica, solare, geotermica).
_ Sostituzione degli attuali sistemi
utilizzatori di energia, generalmente di
basso rendimento, con altri caratterizzati
da una più alta efficienza.
_ Riduzione dell’emissione di CO2.
_ L’Italia ha l’impegno di ridurre le
emissioni del 7%.

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CEMEP
Background
Introduzione delle classi di efficienza
in accordo con norme CEMEP
Seguendo l’esempio degli USA con le norme EPACT , l’
Unione Europea sta prendendo iniziative al fine di
implementare l’utilizzazione di motori a risparmio energetico.
Le norme CEMEP prescrivono classi di rendimento per motori
2-poli e 4-poli nel range di potenza da 1.1 kW a 90 kW. I livelli
di rendimento si dividono in tre classi così definite da due curve
caratteristiche:
– "eff1" (High-efficiency motors)
– "eff2" (Improved-efficiency motors)
– "eff3" (Standard motors)
CEMEP = European Committee of Manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics;
Efficiency determined as before according to EN 60034-2

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Accordo volontario tra costruttori
Impegno
I costruttori europei di motori elettrici si sono sentiti coinvolti
dal problema del risparmio energetico, valutando le azioni
da intraprendere per un aumento dell’efficienza del motore
stesso.
E’ per questo motivo che nasce l’accordo volontario tra
costruttori e con l’Unione Europea che fissa dei limiti di
rendimento ed una tempistica per quanto riguarda
l’introduzione nel mercato di queste tipologie di motori.

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Accordo volontario (Progetto-EU)
Impegno volontario tra costruttori di motori
Obbligo di marchio del prodotto:
Motori 4-poli: dal 01.07.2000
Motori 2-poli: dal 01.01.2001
Potenze : da 1.1 kW a 90 kW
Tensione : 400V / 50 Hz
Motori standard
(prEN 50347 motori trifase
per uso generale con dimensioni
e potenze standardizzate)
Motori speciali , come a potenza aumentata , campo di tensione
allargato , poli commutabili , non devono essere marcati.

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[%]
95
90
85
80
75
70
Distinzione classi di EFF
Parametri per suddivisione
in classi di rendimento in
accordo con CEMEP
Trend
1 10 100
EU-Classi di rendimento:
High-efficiency
Improvedefficiency
Standard
Siemens ha eliminato la produzione
dell’ EFF3-standard e produce solo
motori ad EFF1 ed EFF2
[kW]

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Distinzione classi di efficienza
motori a 2 poli – 3000rpm

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Distinzione classi di efficienza
motori a 4 poli – 1500rpm

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Da cosa dipende il rendimento dei
motori in EFF1
Aumentare il rendimento di un motore significa ridurre le
perdite, le quali sono classificabili in:
_ perdite fisse (indipendenti dal carico),
sono perdite nel ferro e perdite meccaniche
_ perdite variabili con il carico,
quindi perdite joule negli avvolgimenti (di statore e di rotore)
e perdite addizionali

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Ulteriori benefit dei motori in EFF1
La riduzione delle perdite in un motore comporta in generale,
oltre al vantaggio del risparmio energetico, anche ad una
riduzione delle sovratemperature e quindi:
_ un aumento della vita degli isolanti (a parità di sistema
di isolamento) e del grasso di lubrificazione
_ la possibilità di ridurre la ventilazione e la rumorosità
ad essa collegata

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Ulteriori benefit dei motori in EFF1
Un motore con rendimenti più alti consente inoltre:
_ maggiori rendimenti ai carichi ridotti, essendo
maggiormente contenute le perdite fisse
_ maggiore capacità di sopportare squilibri e variazioni di
tensione della rete di alimentazione
_ maggiori vantaggi nelle applicazioni con
alimentazione da inverter

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Confronto parti attive nei motori
Misurazioni nei motori SIEMENS
L’aumento del rendimento di un motore comporta inevitabilmente
un aumento delle parti attive (lamierino magnetico+rame+alluminio)
e quindi anche maggiori costi del motore.
EFF1 - Statore
EFF1 - Rotore
EFF2 - Statore
EFF2 - Rotore

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Accordo volontario (Progetto-EU)
Range dei prodotti SIEMENS
Improved Efficiency - EFF2 High Efficiency - EFF1
1LA7 da gr. 56M a 160L
1LG4 da gr. 180M a 315L
1LA6 da gr. 100L a 160L
1LA5 da gr. 180M a 225M
1LA9 da gr. 56M a 200L
1LG6 da gr. 180M a 315L
La serie ausiliaria 1PP è marcata analogamente.

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Accordo volontario (Progetto-EU)
Marcatura nel catalogo SIEMENS – EFF2

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Accordo volontario (Progetto-EU)
Marcatura nel catalogo SIEMENS – EFF1

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Accordo volontario (Progetto-EU)
Marcatura della targhetta SIEMENS – EFF2
Targhetta motori
provenienti da
MOHELNICE
Targhetta motori
provenienti da
FRENSTAT
Siemens indica la classe di efficienza sulle targhe dei motori.

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Accordo volontario (Progetto-EU)
Marcatura su targhetta SIEMENS – EFF1
High Efficiency - EFF1
1LA9 gr. 56M a 200L
1LG6 gr. 180M a 315L
Informazioni targhetta
1LA9 / 1LG6
doppia targhetta con dati a
50 Hz (CEMEP)
60 Hz (EPACT)
Dati addizionali riportati in targa
_ Nominell efficiency
_ Design Letter
_ Code-Letter
_ Cont. NEMA MG1-12
_ CC032A

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Accordo volontario (Progetto-EU)
Marcatura della targhetta SIEMENS – EFF1
Dati per
funzionamento a
50Hz - CEMEP
Dati per
funzionamento a
60Hz - EPACT
Efficiency clas
(CEMEP)
Dati secondo
NEMA

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Accordo volontario (Progetto-EU)
Marcatura sull’imballo SIEMENS
Marcatura sull’imballo
Trasparenza del mercato
per clienti e utilizzatori finali
Siemens marca anche gli imballi con la classe di rendimento.

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Dichiarazione CE
pag. 1

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Dichiarazione CE
pag. 2

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Accordo volontario (Progetto-EU)
Accessori modulari applicabili EFF2 – EFF1
Encoder
Freno
Ventilatore esterno
Queste combinazioni sono possibili con la tecnica di
accoppiamento modulare.

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Ottimizzazione del sistema
Innovativi azionamenti Siemens
Energy saving motors
EFF1
con high efficiency
riduzione delle perdite
fino al 40%
Frequency inverter
SINAMICS G 1….
per ottimizzare i
processi e ridurre i costi
energetici fino al 60%
Inverter motor
COMBIMASTER 411
Sistema decentrato
(motore e inverter a
bordo macchina)

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Misurazioni
Riduzione dei costi energetici EFF2 / EFF1
Enerry saving in EUR
250
200
150
100
50
0
0,12
0,18
0,25
0,37
ESEMPIO
Motore 4-poli
Consumo energetico: EUR 0,10 / kWh
Ore di lavoro: 4000h
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
3
4
Rated power output in kW
5,5
7,5
11
15
18,5
22

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I costi di esercizio fanno la differenza !
Costi per un ciclo vitale di servizio di 3000h/anno
12 15 20 vita media del motore
Source: stat. motor lifetime DKI information leaflet 09/99, Page 10

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Alcuni suggerimenti su come operare la
scelta
A partire da 2000 ore lavorative per anno (esempio 8 ore
al giorno per 5 giorni alla settimana per 11 mesi), la
soluzione a risparmio energetico è generalmente
l’alternativa più economica.
Per periodi inferiori a 2000 ore lavorative per anno
(esempio attuatori), i motori ad EFF2 sono sufficienti.
E’ più conveniente acquistare un motore nuovo a
risparmio energetico che farlo riavvolgere.

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Perché acquistare EFF1
Per quanto riguarda i motori già operativi riavvolti:
_ Perdita eccessiva di caratteristica e picco di consumo.
-2% circa di rendimento
+4% circa di kWh / anno consumati
... a fine anno quindi bolletta più pesante …
Perché acquistare un motore nuovo:
_ Ulteriore miglioramento della caratteristica del motore nuovo
RISULTATO
+2% circa di rendimento
… a fine anno quindi bolletta più leggera …
=> Aumento del divario della caratteristica
=> Aumento del risparmio kWh / anno

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Perché non riavvolgere
Un intervento professionale si riassume in:
_ Riavvolgimento, con verifica delle condizioni della carcassa
_ Sostituzione dei cuscinetti, con verifica stato degli scudi
_ Verifica dei bilanciamenti elettrici e meccanici
_ Prova al banco
COSTO MEDIO STIMATO RIAVVOLGIMENTO :
da 150,00 € a 550,00 €

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Verificate il Vostro risparmio con il
programma Energy-saving
L’energy-saving program
offre una base ideale
che aiuta a decidere che
motore scegliere