IL NOSTRO IMPEGNO
AL RISPARMIO ENERGETICO
La missione di Ber-Mar
Ridurre le perdite, abbassare la temperatura, incrementare
l’efficienza e la durata.
Le proposte di Ber-Mar per la
soluzione
Il nostro impegno è nella progettazione e nella costruzione
di motori elettrici a basso consumo ed alta efficienza non
solo per le tipologie a EFF1 ma anche nel miglioramento
delle gamme esistenti per la riduzione e la salvaguardia
del futuro ambientale di tutti!.
Alle conferenze internazionali, i Paesi che partecipano ai
progetti di riduzione dei gas serra emessi nell’atmosfera,
manifestano la loro preoccupazione per il futuro
dell’ambiente.
L’aumento di produzione di energia elettrica provoca
oltre il 30% di emissioni di CO2 nell’atmosfera nella sola
Comunità Europea.
Il futuro del pianeta dipende dalla ricerca e dallo sviluppo
di programmi per la diminuzione di inquinamento
provocato per la produzione di energia.
L’energia è essenziale per lo sviluppo e il lavoro
deIl’industria e i motori elettrici rappresentano il 70% del
consumo industriale di energia elettrica.
L’esperienza Ber-Mar, nelle applicazioni elettroniche con
inverter, è a disposizione per permettere un migliore e
più omogeneo utilizzo delle motorizzazioni esistenti con
alimentazione diretta allo scopo di ridurre il consumo
di energia elettrica specialmente in presenza di molti
avviamenti e arresti ove siano impegnate potenze di
rilievo.
Notevoli vantaggi sono stati ottenuti in applicazioni per
alimentazione di motori elettrici per pompe, per ventilatori,
nell’industria agricola, siderurgica e alimentare, nella
trasformazione del legno, della plastica e della cellulosa
ed in tutte le applicazioni ove sia possibile risparmiare
energia.
E’ per questo motivo che Ber-Mar produce e prpone
la propria gamma di motori eletrrici ad alta efficienza e
basso consumo energetico facendo uso di soli materiali
interamente riciclabili e non inquinanti in conformità alla
direttiva RoHS.
RISPARMIO E NERGETICO,
LA STRADA CHE BER-MAR PROPONE
DI PERCOR RERE
A questo scopo Ber-Mar, ha messo a punto un semplice
programma di calcolo che permette di verificare
immediatamente, previa immissione dei dati del motore e
del suo utilizzo, l’ammontare del risparmio sia in termini
d’energia in kWh sia in termine economico in funzione
dell’applicazione e del tempo di utilizzo.
Questo programma è fornito gratuitamente e scaricabile
dal nostro sito internet www.bermar.net.
2
3
Perché si deve comprare
un motore in classe EFF1
In tutte le altre situazioni
si deve comprare un
motore di classe EFF2
• In media un motore in classe EFF1 riduce le perdite di
energia fino al 40%, questo significa che ad esempio nel
caso di un motore di 15 kW con un alto numero di ore di
operazione (ad esempio 6000 ore per anno), si possono
risparmiare 4 MWh per anno o più di 200 E nella bolletta
dell’elettricità (con una tariffa elettrica di 0.05 E/kWh).
• In media un motore in classe EFF2 riduce le perdite
energetiche fino al 20%. Questo significa che nel caso
di un motore di 15 kW in operazione per 2000 ore
all’anno, si possono risparmiare 0.6 MWh all’anno con
un aumento minimo nel prezzo di acquisto del motore.
• Più materie prime e di migliore qualità
di solito allunga la vita del motore.
• I motori in classe EFF2 offrono una
efficienza soddisfacente con un minimo
aumento nel prezzo di acquisto.
• Il prezzo di acquisto più elevato di un motore in
classe EFF1 sono raccomandati nel caso di un numero
elevato di ore di operazione annuale, e quando il
costo dell’elettricità è tale da comportare un risparmio
economico e un conseguente ritorno degli investimenti
adeguato, ad esempio confrontando l’ammortamento
dell’investimento dell’azienda, espresso in nr. di mesi
o anni, con il ritorno dell’investimento stesso.
• Come regola generale i motori in classe EFF3
hanno una efficienza molto bassa e rappresentano un
investimento non proficuo nella maggior parte degli
impieghi, di conseguenza non sono consigliati.
• L’uso del variatore di velocità elettronico contribuisce
a fare risparmiare l’elettricità equivalente a quella
prodotta da numerose centrali elettriche di grande
taglia ed eliminare l’inquinamento da esse prodotto.
4 poli
Efficienza
• Se tutti i motori installati in classe EFF3 fossero
rimpiazzati con motori in classe EFF2, si potrebbero
risparmiare 6 TWh per anno, il risparmio sarebbe di molto
maggiore se fossero rimpiazzati da motori in classe EFF1.
2 poli
2&4
poli
MOTORI ELETTRICI
A BASSO CONSUMO
DEFINIZIONE DELLE CLASSI
PER I MOTORI A 2-POLI
DEFINIZIONE DELLE CLASSI
PER I MOTORI A 4-POLI
• Questo significa che con un costo medio
dell’elettricità di 0.05 per E/kWh, l’Europa potrebbe
risparmiare 300 milioni di E per anno o più.
Potenza Nominale
Informazioni Tecniche
supplementari sui
valori d’efficienza
• Per i motori costruiti per un campo di tensioni ad
esempio da 380 a 420 V, i valori d’efficienza dichiarati
sono basati sulle misure fatte alla tensione di 400 V.
• I valori di efficienza sono determinati sula base del
metodo di misura della somma delle perdite in accordo con la norma EN 600 34-2 + AI:1996 + A2:1996.
• Le tolleranze sono in accordo con la norma
EN 600 34-2 + AI:1997.
• La stessa temperatura di riferimento viene usata
per la misura a pieno carico e a 3/4 del carico.
L’efficienza per ogni altro punto di carico può
essere calcolata con sufficiente accuratezza.
4
KW EFF3 motori
nn
1.1
< 76.2
1.5
< 78.5
2.2
< 81.0
3
< 82.6
4
5.5
7.5
11
15
18.5
22
30
37
45
55
75
90
< 84.2
< 85.7
< 87.0
< 88.4
< 89.4
< 90.0
< 90.5
< 91.4
< 92.0
< 92.5
< 93.0
< 93.6
< 93.9
EFF2 motori
nn
>= 76.2
>= 78.5
>= 81.0
>= 82.6
EFF1 motori
nn
>= 83.8
>= 85.0
>= 86.4
>= 87.4
>= 84.2
>= 85.7
>= 87.0
>= 88.4
>= 89.4
>= 90.0
>= 90.5
>= 91.4
>= 92.0
>= 92.5
>= 93.0
>= 93.6
>= 93.9
>= 88.3
>= 89.2
>= 90.1
>= 91.1
>= 91.8
>= 92.2
>= 92.6
>= 93.2
>= 93.6
>= 93.9
>= 94.2
>= 94.7
>= 95.0
KW EFF3 motori
nn
1.1
< 76.2
1.5
< 78.5
2.2
< 81.0
3
< 82.6
4
< 84.2
5.5
< 85.7
7.5
< 87.0
11
< 88.4
15
< 89.4
18.5
< 90.0
22
< 90.5
30
< 91.4
37
< 92.0
45
< 92.5
55
< 93.0
75
< 93.6
90
< 93.9
5
EFF2 motori
nn
>= 76.2
>= 78.5
>= 81.0
>= 82.6
>= 84.2
>= 85.7
>= 87.0
>= 88.4
>= 89.4
>= 90.0
>= 90.5
>= 91.4
>= 92.0
>= 92.5
>= 93.0
>= 93.6
>= 93.9
EFF1 motori
nn
>= 82.8
>= 85.6
>= 85.6
>= 86.7
>= 87.6
>= 88.6
>= 89.5
>= 90.5
>= 91.3
>= 91.8
>= 92.2
>= 92.9
>= 93.3
>= 93.7
>= 94.0
>= 94.6
>= 95.0
Se non siete sicuri sul valore di efficienza del
motore esistente, in questo caso la curva di
separazione tra le classi EFF2 e EFF3 è
una buona stima per un motore non
riavvolto. Se il motore è stato
riavvolto, allora va aggiunto
almeno un 0.5% di perdita
di efficienza per ogni
riavvolgimento. Se il
motore non è utilizzato a pieno carico, allora devono
essere usati i lavori di efficienza forniti dal costruttore nei
loro cataloghi per il 75%
e 50% di carico.
Altri fattori operazionali
che influenzano il valore
dell’efficienza
Il sitema di classificazione in base alla efficienza
energetica fornisce agli utenti un semplice strumento
per ottimizzare l’acquisto del motore. Uno strumento
più sofisticato è il database EuroDEEM (vedere pagina
seguente).
I progettisti e i responsbili per gli acquisti devono
essere a conoscenza che altri parametri e fattori,
come la temperatura, le condizioni di carico, la
qualità della tensione d’alimentazione possono
dare significative varioazioni d’efficienza
durante l’attività. Per un calcolo dettagliato
dell’energia risparmiata e richiesta, si
consiglia di usare di software EuroDEEM
o richiedre maggiori informazioni ai
costruttori di motori, elencati nella
pagina seguente.
Fattore di potenza
Corrente nominale
a 400v. Ac
Coppia nominale
Coppia di spunto
(multiplo coppia nominale)
Corrente di spunto
(multiplo corrente nom.)
Coppia massima
(multiplo coppia nominale)
Momento
D’inerzia
Peso
• I motori inseriti in questo accordo sono definiti
come completamente chiusi ventilati (normalmente
IP 54 o IP 55), motori ad induzione a gabbia di
scoiattolo trifase a corrente alternata, da 1.1 a
90 kW, a 2 o 4 poli, a 400 V, 50 Hz, in classe di
esercizio S1, in costruzione standard, (costruzione
standard può essere intesa come costruzione
secondo la norma EN 600 34-12 e EN 50347).
= tempo di utilizzo annuale (ore)
= rating del motore in kW
= frazione del pieno carico a cui il motore lavora
= costo dell’elettricità in e/kWh
= efficienza di un motore standard
= efficienza di un motore ad alta efficienza
Rendimento
Dove:
hrs
kW
%FL
e/kWh
nstd
nHEM
kW
min -1
4/4 %
carico
3/4 %
carico
COS FI
In
Nm
Nm
Ia
Nm
kgm2
kg
0,75
80 M
EF.80.C2..
1
2870
84,0
84,0
0,84
1,65
2,50
3,5
8,3
3,2
0,00100
10
1,1
80 M
EF.80.S2..
1
2860
84,0
84,0
0,89
2,15
3,70
3,2
7,0
3,2
0,00130
12
1,5
90 S
EF.90SC2..
1
2890
85,0
85,0
0,87
2,95
5,00
3,5
7,0
3,5
0,00180
15
2,2
90 L
EF.90LS2..
1
2890
86,5
86,5
0,87
4,25
7,30
3,5
7,0
3,5
0,00220
18
3
100 L
EF100SC2..
1
2890
87,0
87,0
0,88
5,70
9,90
3,1
7,0
3,2
0,00440
24
4
112 M
EF112MC2..
1
2905
88,5
88,5
0,89
7,40
13,00
2,6
7,0
3,2
0,00770
35
5,5
132 S
EF132SC2..
1
2930
89,5
89,5
0,90
9,90
18,00
2,4
7,0
3,2
0,01900
43
7,5
132 S
EF132LS2..
1
2930
90,5
90,5
0,92
13,00
24,00
2,5
7,0
3,1
0,02400
56
11
160 M
EF160MC2..
1
2945
91,0
91,0
0,90
19,40
36,00
2,3
7,0
3,1
0,04400
73
15
160 M
EF160MS2..
1
2945
91,5
91,5
0,90
26,30
49,00
2,3
7,0
3,1
0,05100
82
18,5
160 L
EF160LS2..
1
2940
92,3
92,5
0,92
31,50
60,00
2,3
7,0
3,1
0,06500
102
22
180 M
EF180MC2..
1
2945
93,0
93,2
0,89
38,00
71,00
2,5
7,2
3,3
0,09000
134
30
200 L
EF200LM2..
1
2950
93,5
93,5
0,89
52,00
97,00
2,4
7,0
3,2
0,16000
185
37
200 L
EF200LS2..
1
2950
94,0
94,1
0,89
64,00
120,00
2,4
7,0
3,3
0,20000
214
6
0,55
80 M
Rendimento
Rendimento
Fattore di potenza
Corrente nominale
a 400v. Ac
Coppia nominale
Coppia di spunto
(multiplo coppia nominale)
Corrente di spunto
(multiplo corrente nom.)
Coppia massima
(multiplo coppia nominale)
Momento
D’inerzia
Peso
kW
1500 min
-1
min -1
4/4 %
carico
3/4 %
carico
COS FI
In
Nm
Nm
Ia
Nm
kgm2
kg
Velocita’
Efficienza
secondo cemep
Estratto del codice
Grandezza
Costruttiva
Potenza nominale
4 poli trifasi 230/400 Hz50
Esempio
3000 min-1
Rendimento
• Le etichette sono indicate sulla piastra del motore.
Viene indicata nel catalogo del costruttore l’efficienza
espressa in percentuale a pieno carico e a 3/4 del
carico, assieme alla classe di appartenenza.
2 poli trifasi 230/400 Hz50
Velocita’
Risparmio annuale =
hrs x kW x %FL x e/kWh x (nstd - 1/nHEM)
Motori elettrici asincroni trifasi a risparmio energetico secondo cemep efficienza1, protezione IP55,
classe isolamento F, carcassa in alluminio, esecuzione base
Efficienza
secondo cemep
Questo è un esempio sul come calcolare i maniera semplice il risparmio finanziario.
Estratto del codice
• Sono introdotte tre classi di livelli di efficienza:
- Definizione di due curve di livelli di efficienza
per potenza dei motori e numero di poli.
- Le tre classi sono disegnate come: EFF3, EFF2, e EFF1
- I motori sono etichettati a seconda della
loro classe di appartenenza.
MOTORI ELETTRICI AD ALTA EFFICIENZA BER-MAR
Grandezza
Costruttiva
Un esempio finanziario per i
motori al alta efficienza (EFF1)
Potenza nominale
Come funziona?
EF..80.C4..
1
1410
83,0
82,0
0,78
1,32
3,70
2,8
5,6
2,9
0,00170
10
0,75
80 M
EF..80.S4..
1
1400
84,0
84,0
0,75
1,80
5,10
3,6
5,8
3,5
0,00240
12
Un motore a 4-poli di 15kW utilizzato per una pompa
dell’acqua di raffreddamento, a pieno carico per 6000 ore
all’anno con un costo di elettricità di 0.05 e/kWh, e con un
motore di classe EFF1 e uno standard con rispettivamente
efficenze di 91.8% e di 88.2%.
1,1
90 S
EF.90SC4..
1
1440
84,0
84,0
0,77
2,45
7,30
2,7
6,4
3,2
0,00330
15
Risparmio =
6000 x 15 x 100% x 0.05 x (1/91.8 – 1/88.2)
Risparmio annuale sul costo dell’energia = e 200
7,5
11
1,5
90 L
EF.90LS4..
1
1440
85,0
85,0
0,77
3,30
9,90
3,1
6,7
3,4
0,00400
18
2,2
100 L
EF100SC4..
1
1435
86,5
86,5
0,82
4,55
15,00
3,1
7,0
3,6
0,00620
25
3
100 L
EF100LS4..
1
1435
87,5
87,7
0,81
6,10
20,00
3,5
7,0
3,9
0,00770
30
4
112 M
EF112MC4..
1
1440
88,5
89,0
0,81
8,10
27,00
2,8
6,9
3,2
0,01400
37
5,5
132 S
EF132SC4..
1
1455
89,5
89,5
0,84
10,60
36,00
2,9
7,0
3,6
0,02300
45
132 M
EF132MA4..
1
1455
90,3
90,5
0,84
14,30
49,00
3,0
7,0
3,6
0,02900
60
160 M
EF160MC4..
1
1460
91,5
92,0
0,85
20,50
72,00
2,7
6,9
3,2
0,05500
81
15
160 L
EF160LS4..
1
1460
92,0
92,3
0,86
27,50
98,00
2,9
7,0
3,3
0,07200
107
18,5
180 M
EF180MC4..
1
1465
92,5
93,0
0,84
34,50
121,00
2,5
7,0
3,2
0,15000
126
22
180 L
EF180LS4..
1
1465
93,0
93,4
0,84
40,50
143,00
2,6
7,3
3,4
0,19000
145
30
200 L
EF200LS4..
1
1465
93,5
94,0
0,87
53,00
196,00
2,6
7,0
3,2
0,32000
199
7
RISPARMIO ENERGETI CO
CON L’USO DI INVERTER
E MOTORE ELETTRI CO IN EFF2
Premessa
Il risparmio energetico nei motori elettrici è un elemento
cruciale per il sistema produttivo. Oltre il 65% dei consumi
elettrici all’interno degli stabilimenti industriali è costituito
da motori elettrici che, direttamente o indirettamente,
garantiscono l’operatività produttiva e dei servizi ausiliari
all’interno dell’azienda.
La presenza dei motori elettrici nella produzione
è talmente scontata che quasi mai si prendono in
considerazione soluzioni tali da offrire un utilizzo ottimale e
più efficace di tale elevata fonte di consumo.
Eppure, l’incremento dei costi dell’elettricità registrato
in questi ultimi anni mostra come sia estremamente
opportuno tenere sotto controllo questa voce di consumo
all’interno dell’impresa, così pervasiva e nel contempo
così trascurata (si pensi ad esempio a talune macchine
elettriche motrici, come i compressori, operative a ciclo
continuo senza alcuna interruzione e senza alcun controllo
dei relativi prelievi).
I problemi tipici nel consumo dei motori elettrici sono
legati innanzitutto ad alte correnti di avvio ed alte coppie
che, oltre a costituire un prelievo di energia elettrica ed un
extra carico meccanico, provocano prelievi di potenza allo
spunto con elevati costi nella fatturazione elettrica:
l’assorbimento di corrente raggiunge valori pari a
6-8 volte il valore nominale senza inverter, mentre
viene limitato al massimo al 100 % del valore
nominale nell’avviamento tramite inverter.
L’utilizzo degli inverter LS è quindi la soluzione proposta
da Ber-Mar al problema degli sprechi energetici: un
innovativo strumento di controllo elettronico che, installato
sul motore elettrico per il quale si desidera il controllo
dei consumi, consente il dosaggio ottimale della potenza
elettrica consumate rispetto alla richiesta meccanica
all’albero motore: ciò consente, soprattutto in presenza di
carichi non continui, un migliore utilizzo dell’energia che si
traduce in:
A regime, inoltre, i motori elettrici sono spesso soggetti
ad una coppia variabile di carico che - soprattutto per
carichi non regolari - non è coerente con la corrente di
alimentazione: ciò causa anche durante l’esercizio a
regime del motore un consumo non ottimale della energia
elettrica, che è un vero e proprio spreco.
• Risparmio energetico anche del 30-40%, in funzione
del carico;
• Un utilizzo più razionale del motore, con garanzia di
una maggiore vita utile;
• Minor calore dissipato dal motore elettrico;
• Minori vibrazioni in avviamento ed in esercizio della
macchina motrice;
• Impianto elettrico ottimizzato nelle correnti elettriche
prelevate, sia in transitorio che a regime.
Con l’inverter l’energia accumulata nei condensatori
interni viene utilizzata per pilotare il motore: quando non
ci si trova in regime di pieno carico ciò permette di ridurre
fortemente l’energia assorbita dalla rete perchè con
l’inverter in alimentazione viene assorbita solo la corrente
necessaria per mantenere la carica dei condensatori
stessi, mentre al motore viene fornita la corrente
strettamente necessaria per il corretto funzionamento; ciò
permette di risparmiare mediamente il 35 % di corrente
quando il carico è inferiore all’80 % del valore nominale.
Il motore elettrico è una macchina con curva di coppia
standardizzata, che mal si adatta a mutate condizioni
operative e solo raramente è in grado di assicurare la
potenza meccanica richiesta dalla macchina senza sprechi
o punte di prelievo.
Come si può vedere dalle relazioni scritte, infatti:
dove
Q1 - Q2 = Flusso nominale - Flusso ridotto
n1 - n2 = Velocità nominale - Velocità ridotta
p1 - p2 = Pressione nominale - Pressione ridotta
P1 - P2 = Potenza nominale - Potenza ridotta
I risparmi ottenibili dall’utilizzo degli inverter LS ripagano
l’installazione con un tempo di ritorno dell’investimento
generalmente inferiore a 24 mesi, e ciò senza considerare
i maggiori benefici in esercizio che sia la macchina che
l’impianto elettrico a monte ottengono da un più razionale
utilizzo del motore.
In applicazioni di pompe centrifughe e ventilatori la
possibilità di ridurre la velocità di funzionamento, quando
la velocità nominale (50 Hz) non è necessaria, permette un
notevole risparmio energetico, in quanto nelle macchine
fluidodinamiche la relazione tra potenza assorbita
e velocità è di tipo cubico; quindi pochi Hz in meno
significano molti meno kW consumati.
Il metodo attualmente più diffuso per regolare la
portata di una pompa o di un ventilatore è quello di
agire direttamente su una valvola o una saracinesca
a strozzamento per regolare il flusso. L’impiego di un
inverter permette invece il controllo diretto della velocità
del motore. In questo caso la pompa o il ventilatore
lavorerà sempre in condizioni ottimali, con un minor
consumo di energia, in quanto il motore sarà a pieno
carico solo quando è richiesta la massima portata.
In caso di applicazioni a coppia costante, invece la
proporzionalità fra potenza e velocità è diretta e quindi il
risparmio energetico è minore rispetto al caso precedente,
ma comunque consistente. Nei grafici 1 e 2 sono
rappresentate le curve che rappresentano la proporzione
fra potenza e velocità nel caso di applicazioni su pompe/
ventilatori oppure su macchine a coppia costante.
Grafico 2
risparmio energetico in applicazioni a coppia costante
Grafico 1
risparmio energetico in applicazioni di pompe/ventilatori
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Distributore esclusivo per l’Italia degli Inv
9
PRINCIPIO DI FUNZIONA MENTO
PER IL RISPARMIO ENERGETICO
CON L’USO DI INVERTER
Distributore esclusivo per l’Italia degli Inverter
Nei nostri inverter è inoltre stato implementato un
algoritmo specifico per ottimizzare il risparmio energetico.
f di lavoro
V/f
IM
Funzione
risparmio energetico
(modalità manuale)
Valore settabile 0...30%
kW
Grafico 4
Grafico 5
Valore di variazione
della tensione al motore
logaritmo espressamente progettato
e sviluppato da LS per la funzione
di risparmio energetico in modalità automatica
Grafico di comparazione per determinare il risparmio energetico di un motore elettrico comandato con
e senza l’inverter
Risparmio energetico Manuale:
il valore della tensione viene ridotto, quando il carico non
richiede alti valori di coppia alla velocità di regime, di una
percentuale specificata a livello di parametri.
curva del consumo
di un motore senza inverter
700
500
curva dell’ efficenza
con inverter
200
CONSUMO (%)
Risparmio energetico Automatico:
il valore della tensione viene ridotto fino ad un massimo
del 50%, quando il carico lo permette, dopo aver
raggiunto la velocità di regime.
Come si vede dal grafico 3 che segue, attivando le
funzioni “Sensorless” e “Energy Save” si ottiene un
ulteriore risparmio energetico, quantificabile in modo
inversamente proporzionale al carico.
100
curva del risparmio energetico
con l’uso dell’ inverter
curva del consumo di
un motore con l’uso dell’
inverter
75
50
CARICO (%)
10
11
100
90
80
70
60
50
Valutazione del risparmio energetico in funzione
delle diverse impostazioni
40
I grafici 4 e 5 evidenziano il risparmio energetico con
l’utilizzo dell’inverter iP5A avendo attivato la funzione
di Risparmio energetico (“Energy Save”) e, nel secondo
caso, anche il controllo Vettoriale ad anello aperto
(“Sensorless”).
30
Grafico 3
BER-MAR s.r.l.
MOTORI ELETTRICI
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