Класс энергоэффективности (IE — International Efficiency) показывает КПД электродвигателя по международной шкале. Чем выше число, тем меньше потерь. Но у шкалы есть особенность, о которой почти нигде не пишут: стандарт состоит из двух частей, и они описывают разные машины.
Две части стандарта, которые постоянно смешивают
ГОСТ IEC 60034-30-1 называется «Классы КПД двигателей переменного тока, работающих от сети». Ключевые слова — «работающих от сети»: этой частью описывают обычный асинхронный двигатель, подключённый напрямую к трёхфазной сети. Классы здесь от IE1 до IE4.
ГОСТ IEC/TS 60034-30-2 распространяется на машины с регулированием частоты вращения, то есть на те, что работают в паре с преобразователем и не входят в область применения первой части. Именно сюда попадают EC-двигатели и синхронные машины с постоянными магнитами, у которых преобразователь встроен. Здесь шкала доходит до IE5.
Практическое следствие важнее теоретического. Когда в спецификации на EC-вентилятор написано «IE4», это утверждение об уровне КПД, а не отнесение к классу для сетевых двигателей: сравнивать такой модуль с «асинхронным IE2» напрямую некорректно, потому что IE2 — характеристика машины, работающей от сети без регулирования. Это же объясняет, почему нельзя обещать экономию в 25–30 % при замене одного EC-модуля на другой: обе машины относятся ко второй части стандарта и обе эффективны.
| Часть стандарта | Какие машины | Классы |
|---|---|---|
| ГОСТ IEC 60034-30-1 | Двигатели переменного тока, работающие от сети | IE1 – IE4 |
| ГОСТ IEC/TS 60034-30-2 | Машины с регулированием частоты вращения | до IE5 |
Что означает каждая ступень
IE1 — стандартный КПД, уровень устаревший и в новом оборудовании практически не встречающийся. IE2 — повышенный, самый массовый класс для асинхронных двигателей. IE3 — высокий. IE4 — сверхвысокий, Super Premium. IE5 — сверхпремиальный, определён во второй части стандарта для машин с регулированием.
Между ступенями разница не в КПД напрямую, а в потерях: каждая следующая ступень снижает потери примерно на 20 % относительно предыдущей. Это важно понимать, потому что рост КПД с 90 до 92 % выглядит скромно, а потери при этом падают на пятую часть.
Почему асинхронный двигатель упирается в потолок
В асинхронной машине ротор вращается медленнее поля статора — это и есть скольжение, и оно физически необходимо для возникновения момента. Ток в роторе наводится полем, а значит греет обмотку: часть энергии уходит в потери просто по принципу работы.
В синхронной машине с постоянными магнитами поле ротора создают сами магниты. Скольжения нет, наводить ток в роторе не требуется, потерь возбуждения тоже нет — отсюда КПД в районе 90–95 %. Именно такой двигатель стоит в EC-вентиляторах, включая наши серии ВР и ВО.
Номинал и частичная нагрузка — разные вещи
Класс IE присваивается по КПД в номинальной точке — при полной нагрузке и номинальных оборотах. Вентилятор в этой точке работает редко: большую часть времени он идёт на пониженной производительности, потому что систему проектируют с запасом, а нагрузка меняется по сезону и по времени суток.
И вот здесь два привода расходятся сильнее, чем на паспортных цифрах. Асинхронный двигатель с частотным преобразователем при снижении оборотов теряет КПД: падает и КПД самой машины, и КПД преобразователя. Двигатель на постоянных магнитах держит эффективность в широком диапазоне оборотов.
Поэтому сравнивать приводы по одной цифре из паспорта — значит сравнивать их в режиме, в котором они почти не работают. Честнее считать годовое потребление с учётом реального профиля нагрузки: на своих часах работы и тарифе это можно прикинуть в калькуляторе.
Что это даёт в вентиляторе
Для вентилятора, работающего тысячи часов в год, переход с асинхронного привода класса IE2 на EC-двигатель даёт снижение потребления обычно на 25–40 %, и разница в цене окупается за один-два года. Чем больше часов работы и чем чаще машина идёт на частичной нагрузке, тем быстрее.
Но есть случай, когда экономии не будет вовсе: замена EC-модуля на EC-модуль. Ziehl-Abegg K3G и R3G, ebm-papst RadiPac и RadiCal — это тоже двигатели на постоянных магнитах. При такой замене меняется доступность узла и сервис, а не счёт за электричество, и обещать здесь экономию было бы нечестно.