电动机能效分级.ppt

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1、IEC60034-30单速三相笼型感应单速三相笼型感应电动机能效分级（电动机能效分级（IE代码）标准宣贯代码）标准宣贯李秀英李秀英李秀英李秀英上海电器科学研究所上海电器科学研究所(集团集团)有限公司有限公司20092009年年9 9月月2424日日一、制订一、制订IEC60034-30的背景的背景世界各国的工业电动机消耗了其发电量的世界各国的工业电动机消耗了其发电量的30304040的电能。因此提的电能。因此提高整个驱动系统的效率（如电动机和调速驱动）包括应用（或过程）是高整个驱动系统的效率（如电动机和调速驱动）包括应用（或过程）是节能领域主要关心的问题。通过系统优化其节能潜力约在节能领域主要

2、关心的问题。通过系统优化其节能潜力约在30306060的的范围内。范围内。根据国际能源署电动机工作组根据国际能源署电动机工作组20062006年年7 7月的报告，电动机通过改善效率月的报告，电动机通过改善效率结合变频调速可以节约世界范围内的总结合变频调速可以节约世界范围内的总7 7的电能。粗略统计其中的电能。粗略统计其中1/41/41/31/3的节约来自于改善电动机的效率。剩余的部分来自新系统的改善。的节约来自于改善电动机的效率。剩余的部分来自新系统的改善。目前有许多不同的笼型感应电动机的能效标准在使用（目前有许多不同的笼型感应电动机的能效标准在使用（NEMANEMA，EPACTEPACT，C

3、SACSA，CEMEPCEMEP，COPANTCOPANT，AS/NZSAS/NZS，JISJIS，GBGB等等），新的标准也还在制定。等等），新的标准也还在制定。这对于一个全球化的市场来说，不同的国家不同的标准势必增加了制造这对于一个全球化的市场来说，不同的国家不同的标准势必增加了制造商的设计和制造难度。商的设计和制造难度。在此背景下，国际电工技术委员会提出制订一个电动机能效标准，以在此背景下，国际电工技术委员会提出制订一个电动机能效标准，以 协调全球电动机的能效分级标准。协调全球电动机的能效分级标准。在在IEC 60034-30IEC 60034-30标准制定工作组成标准制定工作组成立之际

4、，全国旋转电机标准化技术委立之际，全国旋转电机标准化技术委员会秘书处派出上海电器科学研究所员会秘书处派出上海电器科学研究所（集团）有限公司（集团）有限公司2 2名专家参加该国名专家参加该国际标准制定工作组，以协调和反映我际标准制定工作组，以协调和反映我国电机行业的实际情况，在国际标准国电机行业的实际情况，在国际标准的制订过程中掌握了话语权。同时也的制订过程中掌握了话语权。同时也了解了许多国外先进公司的相关信息，了解了许多国外先进公司的相关信息，加强和建立了合作和沟通的渠道。加强和建立了合作和沟通的渠道。参加参加IEC60034-30IEC60034-30标准制定工作组标准制定工作组第一次工作组

5、会议：第一次工作组会议：20062006年年1010月在德国法兰克福月在德国法兰克福第二次工作组会议：第二次工作组会议：20072007年年5 5月在美国华盛顿月在美国华盛顿第三次工作组会议：第三次工作组会议：20082008年年3 3月在南非月在南非第四次工作组会议：第四次工作组会议：20092009年年2 2月在中国上虞月在中国上虞20082008年年1010月，月，IECIEC批准发布了该标准批准发布了该标准20092009年年7 7月月2323日欧盟已通过决议：日欧盟已通过决议：到到20112011年年6 6月月1616日将日将IE2IE2能效等级作为电机强制性最低能效等级作为电机强制

6、性最低能效标准能效标准 到到20152015年年1 1月月1 1日日7.57.5kWkW375kW375kW电机将以电机将以IE3IE3能效等级作能效等级作为强制性最低能效标准为强制性最低能效标准 到到20172017年年1 1月月1 1日将日将IE3IE3能效等级作为电机强制性最低能效等级作为电机强制性最低能效标准能效标准参加参加IEC60034-30IEC60034-30标准制定工作组标准制定工作组该标准限定为低压、单速、三相、笼型感该标准限定为低压、单速、三相、笼型感应电动机应电动机根据电动机的使用和装机情况，确定为一根据电动机的使用和装机情况，确定为一般用途电机，并确定其功率范围，极数

7、范般用途电机，并确定其功率范围，极数范围等围等考虑国际市场上已有的电动机能效标准考虑国际市场上已有的电动机能效标准标准包含标准包含5050HzHz，60Hz60Hz使用统一的效率测试方法使用统一的效率测试方法 IEC60034-30IEC60034-30标准制定基本原则标准制定基本原则标准内容标准内容 前言前言 第第1 1章：范围章：范围 第第2 2章：引用标准章：引用标准 第第3 3章：术语和定义章：术语和定义 第第4 4章：应用领域章：应用领域 第第5 5章：效率章：效率 第第1章：范围章：范围 功率范围：功率范围：0.750.75kWkW370kW370kW 极数：极数：2 2P P、4

8、P4P、6P6P 频率：频率：5050HzHz，60Hz60Hz 额定电压额定电压1000 1000 V V及以下及以下 （注：标准也适用于电动机运行在双电压注：标准也适用于电动机运行在双电压 或多电压和或多电压和/或频率下或频率下 ）第第1章：范围章：范围工作制：工作制：S1S1 （连续工作制）或（连续工作制）或S3S3（断续周断续周期工作制）工作制但负载持续率期工作制）工作制但负载持续率8080或更高；或更高；能直接启动能直接启动 电机电机额定运行条件：满足额定运行条件：满足IEC60034-1IEC60034-1第第6 6章章的要求。的要求。电动机的法兰、底脚和电动机的法兰、底脚和/或轴

9、伸机械尺寸或轴伸机械尺寸与与IEC60072-1IEC60072-1不同时，也适用于本标准。不同时，也适用于本标准。齿齿轮轮电电机机和和制制动动电电机机也也包包含含在在本本标标准准中中，虽然这类电机可能使用不同的轴伸和法兰。虽然这类电机可能使用不同的轴伸和法兰。第第1章：范围章：范围本标准不包括的电机：本标准不包括的电机：根据根据IEC60034-25(GB/T 21209-2007)IEC60034-25(GB/T 21209-2007)设设计的变频专用电机。计的变频专用电机。电动机与其他设备设计为一个整体（如电动机与其他设备设计为一个整体（如泵、风机和压缩机）而不能单独进行测试泵、风机和压

10、缩机）而不能单独进行测试时。时。本本标标准准涵涵盖盖的的电电动动机机也也可可以以应应用用于于变变速速驱驱动动的的场场合合（见见IEC60034-17/GB/T 20161-2008）。在在这这种种应应用用场场合合下下，由由于于供供电电电电源源的的电电压压谐谐波波分分量量造造成成损损耗耗增增加加，不不能能假假定定电电动动机机的的额额定定效率还能适用。效率还能适用。电电动动机机的的冷冷却却方方式式不不是是IC0Ax，IC1Ax，IC2Ax，IC3Ax或或IC4Ax（见见IEC60034-6）时也可能达不到所要求的高效率值。时也可能达不到所要求的高效率值。在在某某些些国国家家，电电机机结结构构受受空

11、空间间约约束束（高高输输出出设设计计，如如比比通通常常国国家家标标准准更更小小的的机机座座尺尺寸寸）。这这类类电电机机也也涵涵盖盖在在本本标标准准中中，但但是是，由于机座尺寸更小，它们可能达不到所要求的更高效率等级。由于机座尺寸更小，它们可能达不到所要求的更高效率等级。根根据据IEC 60079-0设设计计的的运运行行在在爆爆炸炸性性环环境境下下的的电电机机也也涵涵盖盖在在本本标标准准中中，但但是是，由由于于考考虑虑到到安安全全的的要要求求，电电机机结结构构设设计计上上采采取取了了防防爆爆的的措措施施（如如增增加加气气隙隙，减减小小起起动动电电流流，增增加加密密封封等等），它们也可能达不到高效

12、率等级。它们也可能达不到高效率等级。第第第第4 4章：应用场合章：应用场合章：应用场合章：应用场合（信息性信息性信息性信息性）某些某些专门设计专门设计的的电动电动机也可能达不到机也可能达不到较较高的高的效率等效率等级级，这类电这类电机是机是 ：被被驱动驱动机械有特殊要求（例如重机械有特殊要求（例如重载载起起动动、特殊的、特殊的转转矩矩强强度度/或最大或最大转转矩特性、起矩特性、起动动/停机次数多、停机次数多、转转子子惯惯量小）量小）特殊的供特殊的供电电电电源特性（例如限制起源特性（例如限制起动电动电流，流，电压电压和和/或或频频率容差大）；率容差大）；特殊的特殊的环环境条件（例如很高或很低的境

13、条件（例如很高或很低的环环境温度、境温度、排烟排烟电动电动机、安装在高海拔地区）机、安装在高海拔地区）因此，在制订国内的强制性最低能效标准时，因此，在制订国内的强制性最低能效标准时，应考虑上述情况。应考虑上述情况。四、四、四、四、应用领域应用领域应用领域应用领域5.1 测定测定5.2 定额定额5.3 分级和标注分级和标注5.4 名义效率限值名义效率限值第5章：效率效效率率应应该该在在额额定定输输出出功功率率、额额定定电电压压和和额额定定频频率率时测定时测定效率和损耗的测试应该根据效率和损耗的测试应该根据IEC60034-2-1IEC60034-2-1标准标准对对IE1IE1（标标准准效效率率）

14、及及以以下下效效率率等等级级，测测试试方方法法可可选选择择中中和和低低不不确确定定度度的的方方法法。所所选选择择的的试试验验方方法法应在电动机所附文件中说明应在电动机所附文件中说明对对其其他他高高效效率率等等级级，只只能能选选择择低低不不确确定定度度的的试试验验方法方法效率的测试 本标准涵盖的电动机可能会有些辅助设备如轴封，外风扇，机械制动器，倒转停机装置，速度传感器，转速器发生器等各种组合。测测试试这这种种情情况况电电动动机机的的效效率率应应该该是是没没有辅助设备时的。有辅助设备时的。齿齿轮轮电电机机和和水水泵泵电电机机常常常常有有轴轴封封以以阻阻止止齿齿轮轮油油或或水水进进入入电电机机。测

15、测试试效效率率时时应该不考虑这些轴封。应该不考虑这些轴封。辅助设备电电动动机机的的定定额额对对应应一一个个较较宽宽的的电电压压范范围围（如如400400V V1010）时时应应指指定定一一个个额额定定效效率率和和额额定定效效率率等等级级（IEIE代代码码），电电压压波动对效率带来的影响将不考虑。波动对效率带来的影响将不考虑。对对具具有有一一种种以以上上额额定定电电压压/频频率率/输输出出功功率率组组合合的的电电动动机机，应应对对每每一一种种额额定定电电压压/频频率率/输输出出功功率率组组合合规规定定额额定定效效率率和和额额定定效效率率等等级级(IEIE代代码码)。然然而而，作作为为最最低低效效

16、率率的的最最小小值值及及其其相相应应的的IEIE代代码码（所所有有电电压压/频频率率/输输出出功功率率的的组组合合）应应该该标注在铭牌上。标注在铭牌上。所所有有效效率率值值和和相相应应的的IEIE代代码码应应在在产产品品的的文文件件中中提提供供（目录或使用说明书）（目录或使用说明书）。注：如 在 日 本 可 能 用 于 这 样 的 组 合“220V/50Hz 200V/60Hz220V/60Hz”，在 欧 洲 可 能 有 这 样 的 组 合“380V/50Hz 400V/50Hz-460V/60Hz”。对这些例子，可能会有3或4个效率额定值有几个不同的IE分级。在在相相同同磁磁通通和和输输出出

17、功功率率下下的的额额定定电电压压/频频率率组组合合，如如230230V/400V(/YV/400V(/Y接接法法)或或230230V/460VV/460V（2Y/Y2Y/Y接接法法），只只有有一一个额定效率和效率分级（个额定效率和效率分级（IEIE代码）。代码）。多电压/频率组合时相相同同设设计计的的电电机机由由于于材材料料，加加工工工工艺艺的的变变化化，测测试试的的电电动动机机效效率率会会有有不不同同。对对同同一一设设计计的的一一批批电电动动机机其其满满载载效效率率不不是是唯唯一一值值而而是是在在一一定定范范围围内内。因此，本标准给出额定输出效率限值是因此，本标准给出额定输出效率限值是名义值

18、名义值。制制造造商商标标注注在在铭铭牌牌上上的的效效率率值值（额额定定效效率率）应应该该大大于于或或等等于于本本标标准准定定义义的的名名义义效效率率（根根据据铭铭牌牌上上的能效分级（的能效分级（IEIE代码）。代码）。任任何何单单一一电电动动机机的的满满载载效效率率，当当在在额额定定电电压压和和额额定定频频率率下下进进行行试试验验时时，应应该该不不低低于于额额定定效效率率减减效效率的容差，根据率的容差，根据IEC60034-1IEC60034-1计及容差。计及容差。注注：推推荐荐在在产产品品说说明明书书中中表表明明5050，7575和和额额定定负负载载时时的的效效率率。本本标标准准的的效效率率

19、只只适适用于额定输出功率。用于额定输出功率。定额定额 能能效效分分级级由由字字母母“IE”组组成成（“国国际际能能效效分分级级”的的缩缩写写），根根据据下下表表1用用数字表示分级。数字表示分级。IE1标准效率标准效率 IE2高效率高效率 IE3超高效率超高效率 IE4超超高效率超超高效率 有有些些电电动动机机额额定定效效率率低低于于IE1IE1的的限限值。这类电动机将不标注值。这类电动机将不标注IE代码。代码。分级分级额定效率和额定效率和IE代码都要标注在代码都要标注在铭铭 牌上，如：牌上，如：“IE2-84.0%”效率值应圆整保留小数一位，效率值应圆整保留小数一位，如：如：XX.X。标注标注

20、 50Hz 50Hz时标准效率名义限值（时标准效率名义限值（IE1IE1）和高效率名义限值和高效率名义限值(IE2)IE2)是基于是基于CEMEP-EUCEMEP-EU的的EFF2EFF2和和EFF1EFF1。然而由于试验方法然而由于试验方法不同，效率值略有调整。（不同，效率值略有调整。（CEPEPCEPEP：附加损耗是按输入功附加损耗是按输入功率的率的0.50.5，本标准附加损耗按实测值）。，本标准附加损耗按实测值）。5050HzHz时超高效率名义限值（时超高效率名义限值（IE3IE3）的设定是基于其损耗比的设定是基于其损耗比高效率名义限值（高效率名义限值（IE2IE2）减少减少151520

21、20。6060HzHz时标准效率名义限值（时标准效率名义限值（IE1IE1）采用巴西标准。高效率采用巴西标准。高效率名义限值名义限值(IE2)IE2)和超高效率名义限值（和超高效率名义限值（IE3IE3）是采用美国的是采用美国的EPActEPAct标准。标准。新的超超高效率等级（新的超超高效率等级（IE4IE4）由本标准的将来的版本考虑。由本标准的将来的版本考虑。注注：IE4IE4效效率率等等级级将将在在本本标标准准的的下下一一版版中中合合并并到到标标准准文文本本中中。其其目目标标是是在在IE3IE3的的基基础础上上将将损损耗耗减减少少1515得得到到。期期望望技技术术的的进进步步或或其其他他

22、的的电电动动机机能达到能达到IE4IE4的水平。本标准的范围也将根据这进行修改。的水平。本标准的范围也将根据这进行修改。效率限值效率限值5050HzHz时时IE1IE1效率名义限值表效率名义限值表3 36060HzHz时时IE1IE1效率名义限值表效率名义限值表4 45050HzHz时时IE2IE2效率名义限值表效率名义限值表5 56060HzHz时时IE2IE2效率名义限值表效率名义限值表6 65050HzHz时时IE3IE3效率名义限值表效率名义限值表7 76060HzHz时时IE3IE3效率名义限值表效率名义限值表8 8 效率限值表效率限值表对于给定的机座号和输出功率，一般来说电动机设计

23、成对于给定的机座号和输出功率，一般来说电动机设计成6060HzHz时比设计时比设计成成5050HzHz更容易达到高效率。因为电动机的尺寸和转矩的关系不像理论更容易达到高效率。因为电动机的尺寸和转矩的关系不像理论上输出与速度的关系的线性增加，如从上输出与速度的关系的线性增加，如从50Hz到到60Hz增加了增加了20%.在中小型感应电动机中，绕组损耗在中小型感应电动机中，绕组损耗I I2 2R R是主要损耗。当转矩保持不变时，是主要损耗。当转矩保持不变时，从从5050HzHz到到6060HzHz他们基本上保持不变。虽然风摩耗，铁耗会随着频率的他们基本上保持不变。虽然风摩耗，铁耗会随着频率的增加而增

24、加，但他们在这类电动机中只占有很小的部分。因此，增加而增加，但他们在这类电动机中只占有很小的部分。因此，6060HzHz时损耗增加小于时损耗增加小于20%20%而输出功率增加了而输出功率增加了20%20%，因此，相比，因此，相比5050HzHz时，效率时，效率得到改善。得到改善。实际上，无论实际上，无论50Hz还是还是60Hz电机输出功率的设计是按照标准的功率等电机输出功率的设计是按照标准的功率等级进行的，如级进行的，如IEC60072-1和地方标准例如和地方标准例如EN50374。因此，电动机额因此，电动机额定功率的增加并不总是满足定功率的增加并不总是满足20%的原则。因此，如果电动机在各自

25、的的原则。因此，如果电动机在各自的频率下都是优化设计的，那么频率下都是优化设计的，那么60Hz时的优势还是适用的。时的优势还是适用的。50Hz和和60Hz之间的效率差随着极数和电机尺寸而变化。一般来说，三之间的效率差随着极数和电机尺寸而变化。一般来说，三相笼型感应电动机功率从相笼型感应电动机功率从0.75kW到到370kW，60Hz时的效率比时的效率比50Hz时时的效率高的效率高2.50.5。仅仅大功率。仅仅大功率2P电机，由于铁耗和风摩耗比例电机，由于铁耗和风摩耗比例较高在较高在60Hz时效率有所减少。时效率有所减少。5050HzHz效率与效率与6060HzHz效率效率4P4P电机的曲线电机

26、的曲线0.75 0.75 kW to 375 kWkW to 375 kW10%2%IEC 60034-30(Ed.1.0)2008IEC 60034-30(Ed.1.0)20085050HzHz时用计算公式处理时用计算公式处理6060HzHz时则按如下原则处理：时则按如下原则处理：输出功率在两个连续的额定功率中间输出功率在两个连续的额定功率中间或以上时效率取功率大的一点为额定或以上时效率取功率大的一点为额定值。值。输出功率在低于两个连续的额定功率输出功率在低于两个连续的额定功率中间值时效率取功率小的一点为额定中间值时效率取功率小的一点为额定值。值。非额定功率时效率的插值非额定功率时效率的插值

27、 对应对应IE1IE1等级的电机等级的电机 目前我国的目前我国的Y Y、Y2Y2、Y3Y3系列电机的效率水平相当于该等系列电机的效率水平相当于该等级，由于杂散损耗试验方法不同，效率数值上略有不同，级，由于杂散损耗试验方法不同，效率数值上略有不同，略作调整可以达到。略作调整可以达到。对应对应IE2IE2等级的电机等级的电机 目前我国的目前我国的YX3YX3系列电机的效率水平相当于该等级，由系列电机的效率水平相当于该等级，由于杂散损耗试验方法不同，效率数值上略有不同，略作调于杂散损耗试验方法不同，效率数值上略有不同，略作调整可以达到。整可以达到。对应对应IE3IE3等级的电机等级的电机 目前行业正在组织力量进行开发中，并且将是目前行业正在组织力量进行开发中，并且将是完全采用新的试验方法，指标也完全符合完全采用新的试验方法，指标也完全符合IE3IE3等级。等级。我国目前现状我国目前现状