Ridurre il consumo energetico.

La serie di Normative EN 50598 fissa nuovi benchmark per la progettazione ecocompatibile dei sistemi di azionamento.

La Parte 1 definisce i criteri e requisiti generali per l’analisi dell’efficienza energetica dei sistemi elettromeccanici e del loro comando elettronico. Questa parte della EN 50598 fissa anche gli standard per le specifiche di prodotto e introduce il concetto del “prodotto esteso”.

La Parte 2 della EN 50598 è la più rilevante per noi, in quanto fornitori di tecnologie di azionamento e automazione. Questa parte mette in pratica le linea guida stabilite nella Parte 1. I metodi per determinare le perdite di un sistema di azionamento completo (PDS: Power Drive System) e di un convertitore di frequenza (CDM: Complete Drive Module) sono integrati con la definizione di classi di efficienza per PDS e CDM in un campo di potenze da 0,12 a 1000 kW.

Un’altra novità è che ora vengono analizzate e classificate non soltanto le proprietà energetiche dei motori ma anche quelle dei convertitori di frequenza e del sistema formato da entrambi gli elementi. Lo standard tiene inoltre conto del fatto che gli azionamenti vengono spessi utilizzati fuori dal loro punto di lavoro nominale. Ogni applicazione è caratterizzata da un profilo di carico, che influenza direttamente le possibilità di utilizzo del sistema di azionamento. La EN 50598-2 si occupa anche di quest’aspetto, definendo otto punti di carico a differenti velocità e coppie in modo da poter valutare l’efficienza energetica anche in condizioni di carico parziale.

Per la valutazione dell’efficienza energetica dei motori asincroni si utilizzano le classi di efficienza energetica IE. Le classi da IE1 a IE4 definite nello standard internazionale IEC 60034-30-1 forniscono informazioni relative all’efficienza del motore in condizioni di carico nominale. Ciò consente una semplice classificazione dell’efficienza energetica del motore ma non fornisce ulteriori informazioni sulle sue proprietà in condizioni di carico parziale.

Il nuovo standard EN 50598-2 permette di specificare le perdite di potenza per le condizioni di carico parziale e di fare una comparazione con un motore di classe IE2 predefinito. Inoltre, le perdite di potenza del motore e del convertitore di frequenza possono essere combinate per calcolare le perdite totali di un sistema di azionamento in tutte le condizioni operative.

Questo tuttavia non determina nessun cambiamento nella classe IE del motore, che continuerà ad essere collegata all’efficienza in condizioni di lavoro nominali. Nel mondo esistono differenti legislazioni e requisiti minimi per l’efficienza energetica dei motori asincroni.

Alla IE-guide

Per poter valutare nel prossimo futuro l’efficienza energetica dei convertitori di frequenza (CDM), la EN 50598-2 ha definito per la prima volta classi IE per questi dispositivi, in un range di potenza da 0,12 a 1000 kW. A differenza dei motori, la classe di efficienza dei convertitori di frequenza non è determinata basandosi su un valore percentuale ma sulle perdite relative del CDM in rapporto alla sua potenza nominale apparente in uscita. Per evitare l’effetto della sovramodulazione, la valutazione è fatta al 90% della tensione di uscita e al 100% della corrente che genera la coppia. Le perdite relative sono confrontate con quelle di un CDM di riferimento in classe IE1. Se le perdite relative del CDM analizzato sono almeno del 25% inferiori rispetto a quelle del CDM di riferimento, si ottiene la classe IE2. Se queste sono superiori in misura maggiore del 25%, si ottiene solo la classe IE0.

Conoscere le perdite di un CDM in differenti punti operativi permette di combinare tali perdite con quelle del motore, determinando le perdite di potenza totali del sistema di azionamento.

A differenza dei motori asincroni, attualmente non ci sono obblighi legali per la conformità dei CDM ad una classe di efficienza minima. In Europa, è attualmente in discussione l’esclusione dal mercato dei convertitori di frequenza che non raggiungono la classe IE1.

Lo scopo ultimo della EN 50598-2 è di permettere una valutazione e una comparazione delle proprietà energetiche di un sistema di azionamento composto da un motore e un convertitore di frequenza nel range di potenza tra 0,12 e 1000 kW.

Questa è la ragione per cui sono state introdotte le classi di efficienza IES0, IES1 e IES2, focalizzate sull’intero sistema di azionamento. Se le perdite del motore e del convertitore di frequenza, in condizioni di lavoro nominali, vengono sommate, si ottengono le perdite del PDS nel medesimo punto operativo. Se si fissa questo valore in relazione alla potenza nominale, si ottengono le perdite relative per il sistema. Queste perdite possono quindi essere comparate con un valore di un PDS di riferimento, definito dallo standard.

Il PDS di riferimento è definito con classe di efficienza del sistema IES1. Se le perdite relative del PDS analizzato sono almeno del 20% inferiori a quelle del PDS di riferimento, si ottiene la classe IES2. Se le perdite sono superiori in misura maggiore del 20%, il PDS riceve la classificazione IES0.

Valutare tutti i punti di lavoro definiti nello standard è particolarmente importante per un PDS. Se le perdite dei componenti individuali sono considerate anche negli altri punti di funzionamento, queste possono essere utilizzate per calcolare il consumo energetico del sistema di azionamento nelle differenti applicazioni possibili.

Questo è particolarmente semplice ed efficiente se il motore e il CDM sono acquistati da un fornitore come SEW-EURODRIVE. Siamo già pronti per la nuova classificazione di efficienza dei sistemi e possiamo offrire entrambi i componenti, abbinati in modo ideale per giungere alla massima efficienza del sistema.

Nel settore degli azionamenti decentralizzati, raccomandiamo sistemi di azionamento integrati (PDS) come il nostro collaudato MOVIMOT^®. MOVIMOT^® combina il motore asincrono e il convertitore di frequenza in una singola unità; con i motori DRE.. (IE2), soddisfa già i requisiti della classe di efficienza di sistema più alta, IES2. SEW-EURODRIVE offre come standard anche MOVIMOT^® in combinazione con motori IE3 e IE4 delle serie DRN.. e DRU.., disponibili ovviamente in tutto il mondo.

Per un MOVIMOT^® con un motore DRE.., SEW-EURODRIVE può già specificare non solo la classe di efficienza del sistema, ma anche le perdite agli altri punti operativi.

Se si vuole utilizzare MOVIMOT^® ad esempio in un’applicazione di trasporto, è possibile determinare le perdite in tutti i punti rilevanti della curva di carico.

Nell’utilizzo a pieno carico del sistema di azionamento, le perdite di potenza son rilevanti al 100% della coppia nominale ma anche in tutto il campo di velocità utilizzate. Se in questo esempio consideriamo un MOVIMOT^® con potenza nominale di 0,75 kW (DRE80M4 MM07), le perdite a coppia costante sono comprese tra 158 W e 237 W in funzione della velocità, valori considerevolmente inferiori ai quelli di riferimento della Norma EN 50598-2.

Sono disponibili, a richiesta, informazioni sulle perdite di potenza delle altre taglie MOVIMOT^®.

Grazie al sistema di azionamento meccatronico MOVIGEAR® ad alta efficienza, SEW-EURODRIVE dimostra ancora una volta di essere un passo avanti. L'integrazione di motore, convertitore di frequenza e riduttore, che finora non è stata specificata da uno standard, riduce al minimo le perdite e aumentando l'efficienza dei sistemi.