Motori ad alto rendimento per l’Efficienza Energetica Tecnologia e risparmi Andrea Solzi ANIE – Energia

Motori ad alto rendimento Cosa rende un motore elettrico efficiente Qualità dei materiali utilizzati Lamierini a bassa perdita Quantità dei materiali Ottimizzazione del design Circuito elettromagnetico Spessore del lamierino magnetico Accuratezza nelle lavorazioni meccaniche Scelta accurata dei componenti utilizzati

Perdite di un motore elettrico

Meno energia persa sotto forma di calore Perdite addizionali a pieno carico (14%) - Ottimizzazione geometria delle cave Perdite nel ferro (18%) Migliore qualità acciaio Lamine più sottili Pacchi più lunghi Minore traferro Perdite per ventilazione e frizione (10%) Ventole più piccole Migliori cuscinetti Rotore bilanciato dinamicamente Ma cosa significa aumentare il rendimento di un motore? Le perdite in un motore sono classificabili in:   perdite fisse (indipendenti dal carico), costituite dalle perdite nel ferro e dalle perdite meccaniche. perdite variabili con il carico (con legge quadratica), costituite dalle perdite per effetto joule negli avvolgimenti di statore e di rotore e dalle perdite addizionali. Aumentare il rendimento significa ridurre queste perdite, non solo con un vantaggio in termini di risparmio energetico, ma anche in termini di riduzione delle sovratemperature, con il conseguente aumento della vita degli isolanti (a parità di caratteristiche d’isolamento) e del grasso di lubrificazione. 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. Ottenere questi risultati comporta inevitabilmente maggiori costi del motore dovuti all’aumento delle parti attive: lamierino magnetico, rame e alluminio. Efficiency is a measure of how well a motor converts electrical energy to useful work. Energy lost in the process is emitted from the motor as heat. Losses can be divided into five major areas, all of which are influenced by design and construction decisions. One design consideration is the size of the air gap between the rotor and stator. Large air gaps minimise manufacturing costs. Smaller air gaps improve efficiency and power factor. Even smaller air gaps further improve power factor, but reduce efficiency and risk vibration problems. Motor losses come in two categories; no load losses, which are fixed and remain constant, and load losses which increase with motor load. The illustration shows the distribution of losses in an M2BA motor. Perdite nel rotore (24%) Maggiore sezione delle barre di conduzione e degli anelli di cortocircuito Perdite nel rame dello statore (34%) - Ottimizzazione forma delle cave statoriche aumentando il volume del rame nello statore

Accordo CEMEP sulle classi di efficienza Comitato Europeo dei Costruttori di Macchine Rotanti ed Elettronica di Potenza Accordo internazionale tra costruttori di motori sull’etichettatura energetica dei motori Validità dell’accordo limitata a: alcune tipologie di motori Asincroni Trifase BT A gabbia di scoiattolo 2-4 poli … alcune taglie di motori da 1,1 a 90 kW

Accordo volontario tra i costruttori L’efficienza intrinseca dei motori Linee guida CEMEP Accordo volontario tra i costruttori

Efficienza media dei motori installati – es. motori a 2 poli

L’evoluzione del mercato installato in Europa

Nei Paesi scandinavi sono circa il 70% In Italia meno del 2% ! La situazione in Europa ed in Italia Dei nuovi motori installati in Europa, oggi solo il 9% sono EFF1 (media CEMEP ottobre 2006) Nei Paesi scandinavi sono circa il 70% In Italia meno del 2% !

I costi: non un valido pretesto Il costo di acquisto del motore è solo il 2-3% del costo totale della sua vita!

Tempo di rientro dell’investimento = 3 anni Acquisto motore nuovo - Valutazioni sulla convenienza Tempo di rientro dell’investimento = 3 anni Tempo di ritorno considerato: 3 anni. I valori riportati sui grafici sono indicativi in quanto dipendono da molte grandezze variabili da caso a caso e nel tempo.

Tempo di rientro dell’investimento = 3 anni Sostituzione motore funzionante - Valutazioni sulla convenienza Tempo di rientro dell’investimento = 3 anni Tempo di ritorno considerato: 3 anni. I valori riportati sui grafici sono indicativi in quanto dipendono da molte grandezze variabili da caso a caso e nel tempo.

Tempo di rientro dell’investimento = 3 anni Motore non funzionante Riparare o acquistare un motore nuovo ad alta efficienza? Tempo di rientro dell’investimento = 3 anni

Nuove evoluzioni - Motori direct-drive a magneti permanenti Vantaggi Elevato rendimento Assenza di perdite dovute al sistema di eccitazione e basse perdite per attriti Eliminazione delle perdite legate al riduttore di velocità Risposta dinamica elevata Elevato numero di poli Basso ripple di coppia Riduzione giochi meccanici Elevato fattore di potenza Ingombro del sistema di azionamento ridotto Facilità di installazione

Nuove evoluzioni - Motori direct-drive a magneti permanenti Vantaggi Minore manutenzione e ridotta usura delle parti legata alle basse velocità di rotazione ed alla riduzione dei componenti meccanici Maggiore affidabilità del sistema Applicazioni Impianti di sollevamento Impianti eolici Impianti estrusori Sistemi di trazione Tavole rotanti Posizionatori Taglierine Rulliere etc…

Grazie per l’attenzione !