Bitte geben Sie einen Suchbegriff ein

 
 

Wirkungsgradklassifizierung & Wirkungsgradermittlung

Die weltweite Entwicklung bei Energiesparmotoren hat in den vergangenen Jahren zu einer Vielzahl von länderspezifischen Vorschriften, Gesetzen und Normen geführt, die es schwer machen, eine vergleichbare Bewertung der einzelnen Produkte durchzuführen. Um hier wieder eine global einheitliche Basis zu erreichen, wurde die neue IEC-Norm 60034-30 geschaffen. Diese Norm löst in Europa das bisherige Voluntary Agreement of CEMEP ab. Gleichzeitig werden mit ihr der Leistungsbereich für 2- und 4-polige Motoren auf 0,75 kW bis 375 kW ausgeweitet und 6-polige Motoren im gleichen Leistungsbereich in die Wirkungsgradnormung mit aufgenommen.

Mit der Einführung der neuen Wirkungsgradklassen ändert sich gleichzeitig die Normung für die Bestimmung der Wirkungsgrade. Nach der Norm IEC/EN 60034-2-1 werden die Zusatzverluste nicht mehr pauschal mit 0,5 % der aufgenommenen Leistung angesetzt, sondern analog IEEE 112 ermittelt. So sinken die nominellen Wirkungsgrade, obwohl real keine Änderung an den Motoren erfolgte. Die neuen Grenzwerte wurden an dieses Verfahren angepasst. Die IEC 60034-2-1 ersetzt seit November 2010 generell die gewohnte IEC/EN 60034-2. Damit ist seit diesem Termin dieses Verfahren immer anzuwenden.

Die Kennzeichnung erfolgt in Anlehnung an die Schutzartkennzeichnung IP (International Protection) mit IE International Efficiency:

IE1 Standard Efficiency (alte EFF2-Klasse)
IE2 High Efficiency (alte EFF1-Klasse)
IE3 Premium Efficiency

Vergleich EFF1-IE2 - Besipiel 4poligzoom
Vergleich EFF1-IE2 - Besipiel 4polig

Mindestwirkungsgrade für Drehstrom-Asynchronmotoren nach Verordnung (EG) Nr. 640/2009 vom 22. Juli 2009 

Diese Normung ist gleichzeitig Grundlage der Umsetzung Richtlinie 2009/125/EG des europäischen Parlaments und des Rates vom 21. Oktober 2009 (alt 2005/32/EG) zur Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte (ErP-Richtlinie) im Bereich der Antriebstechnik. Mit der Verordnung (EG) Nr. 640/2009 vom 22. Juli 2009 zur Durchführung der EUP-Richtlinie sind die Weichen für die Marktumstellung auf Energiesparmotoren gestellt. Die Umstellung erfolgt in drei Stufen:

Stufe 1: Mindestwirkungsgrad (MEPS) IE2 seit 16.06.2011
Stufe 2: Verschärfung auf IE3 (Premiummotoren) erfolgt zum 01.01.2015 für den Leistungsbereich 7,5 kW bis 375 kW. Optionale Möglichkeit: IE2+Umrichter
Stufe 3: Zum 01.01.2017 wird der Leistungsbereich auf 0,75 kW bis 375 kW erweitert.
Optionale Möglichkeit: IE2+Umrichter

Hinsichtlich von Motorlänge (Maß L, LC) und Bauvolumen (Maß AC) können die neuen IE3-Motorenausführungen gegenüber heutigen Motoren deutlich größer ausfallen. Daraus ergeben sich nicht nur Preiserhöhungen aus Materialmehrkosten gegenüber den IE2-Motoren. Deutliche Probleme werden auch beim Austausch der Motoren in Anwendungsbereichen entstehen, wo aus Gründen der Verfügbarkeit und schnellen Reaktion bei Havarien heute umfangreiche Motorenlager vorgehalten werden. Auch das Rotorgewicht und damit die Schwungmasse von IE2- und IE3-Motoren werden deutlich größer als bei Standardmotoren (IE1). Damit reduziert sich die zulässige Leerschalthäufigkeit und die Anlaufverluste steigen an.

Energiesparmotoren, insbesondere der Wirkungsgradklasse IE3, sind deshalb für Applikationen mit häufigen, sehr dynamischen Drehzahländerungen (Start/Stopp- Betrieb, S3, S4 usw.) nicht geeignet.


Hinweise zur Anwendung der Verordnung VO(EG) 640/2009

Mit der Verordnung (EG) Nr. 640/2009 der Kommission vom 22. Juli 2009 zur Durchführung der Richtlinie 2005/32/EG erfolgte nun die Festlegung von Mindestwirkungsgradklassen (Minimum Efficiency Performance Requirements Standard MEPS) auf Basis EN 60034-30:2009 für bestimmte Typen von Elektromotoren sowie deren stufenweise Einführung:

Welche Motoren fallen unter die EN 60034-30:2009?
Eintourige dreiphasige Asynchronmotoren mit Käfigläufer für 50 Hz und/oder 60 Hz, welche
– eine Bemessungsspannung UN bis 1000 V haben
– eine Bemessungsleistung PN zwischen 0,75 kW und 375 kW haben
– eine Polzahl 2, 4 oder 6 haben
– auf Basis der Betriebsart S1 (Dauerbetrieb) oder S3 (periodischer Aussetzbetrieb) mit einer relativen Einschaltdauer von 80 % oder mehr bemessen sind
– für direktes Einschalten am Netz geeignet sind
– für Betriebsbedingungen in Übereinstimmung mit DIN EN 60034-1, Abschnitt 6 bemessen sind.

Welche Motoren sind in der EN 60034-30:2009 von der IE-Kennzeichnung ausgeschlossen?
Ausgeschlossen sind
– Motoren, die in Übereinstimmung mit IEC 60034-25 speziell für Umrichterbetrieb bemessen wurden
– Motoren, die vollständig in eine Maschine integriert sind (z. B. Pumpen, Lüfter und Kompressoren) und nicht eigenständig geprüft werden können.

Welche Motoren fallen nicht unter die VO(EG) 640/2009?
(a) Motoren, die dafür ausgelegt sind, ganz in eine Flüssigkeit eingetaucht betrieben zu werden
(b) vollständig in ein Produkt (z. B. ein Getriebe, eine Pumpe, einen Ventilator oder einen Kompressor) eingebaute Motoren,deren Energiewirkungsgrad nicht unabhängig von diesem Produkt erfasst werden kann
(c) Motoren, die speziell für den Betrieb unter folgenden Bedingungen ausgelegt sind:
   (I) in Höhen über 1 000 Meter über dem Meeresspiegel
   (II) bei Umgebungstemperaturen über 40 °C
   (III) bei Betriebshöchsttemperaturen über 400 °C
   (IV) bei Umgebungstemperaturen unter -15 °C (beliebiger Motor) bzw. bei
   Umgebungstemperaturen unter 0 °C (wassergekühlter Motor)
   (V) bei Kühlflüssigkeitstemperaturen am Einlass eines Produkts unter 5 °C oder
   über 25 °C
   (VI) in explosionsgefährdeten Bereichen im Sinne der RL 94/9/EG
(d) Bremsmotoren


Neue Motorenverordnung (EG) Nr. 4/2014 (Verschärfung der Inhalte der Verordnung (EG) 640/2009)

Die Europäische Union hat sich das Ziel gestellt, die bisher geltenden Ausnahmebedingungen der Motorenverordnung (EG) 640 / 2009 weiter einzuschränken. Dazu hatte sie im Verlauf des Jahres 2013 den Entwurf eines Amendments zur Verschärfung der Motorenverordnung vorgelegt.

In der Sitzung des Regulierungskomitees am 12. Juli 2013 wurde die geplante Änderung der Motorenverordnung 640/2009 mit einer wesentlichen Änderung angenommen. Unter Berücksichtigung der Forderung der europäischen Motorenhersteller wurde beschlossen, dass die Änderungen zu einem festen Übergangstermin mit einer realistischen Übergangsfrist in Kraft treten. Der erweiterte Geltungsbereich und die erleichterte Kennzeichnungspflicht auf dem Typenschild wurden gemäß dem bisherigen Entwurf bestätigt.

Dem Entwurf des Amendments wurde zwischenzeitlich durch den Rat und das Parlament zugestimmt. Formell handelt es sich um eine neue Verordnung (EG) Nr. 4/2014, die die bisherige Verordnung (EG) Nr. 640/2009 zur Durchführung der Richtlinie 2005/32/EG des Europäischen Parlaments und des Rates im Hinblick auf die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren ändert. Die VO (EG) 4/2014 wurde am 06. Januar im Europäischen Amtsblatt veröffentlicht und tritt am zwanzigsten Tag nach ihrer Veröffentlichung in Kraft. Der Geltungsbeginn liegt gemäß §2 der Verordnung sechs Monate nach dem Tag des Inkrafttretens, also am 27. Juli 2014.

Damit ist es Herstellern von Niederspannungs-Drehstrommotoren ab diesem Zeitpunkt untersagt, Motoren ohne Wirkungsgradklasse, bzw. mit der Wirkungsgradklasse IE1 in den Verkehr zu bringen. VEM wird deshalb ab 27. Juli 2014 nach den verschärften Regeln der Motorenordnung 640/2009 handeln und keine IE1-Motoren oder Motoren ohne Wirkungsgradklasse, sofern sie unter die verschärften Bedingungen fallen, mehr in Verkehr bringen. Die zurzeit noch geltenden Ausnahmeregelungen werden wie folgt geändert:

  • Aufstellungshöhe von über 1.000 m auf 4.000 m,
  • Umgebungstemperatur von über +40°C auf +60°C,
  • Umgebungstemperaturen von unter -15°C auf -30°C (für beliebige Motoren) bzw. unter 0°C bei wassergekühlten Motoren
  • Kühlflüssigkeitstemperaturen am Einlass eines Produkts von unter 5°C auf 0°C und von über 25°C auf 32°C.

Damit ist auch die bisherige Sondervariante mit einer Kühlmitteltemperatur von -30°C … +45°C nicht mehr lieferbar. Dies gilt unabhängig von bestehenden Verträgen. Das von diesen Änderungen betroffene Sortiment ist ab dem Zeitpunkt der Gültigkeit nicht mehr lieferbar. Alle weiteren Ausnahmeregelungen bleiben bestehen. Die Änderungen sind unabhängig vom Inhalt der in Vorbereitung befindlichen Normenerweiterung der IEC/EN 60034-30, 2. ED.

Von der Regelung weiterhin ausgenommen sind:

  • Motoren für Umrichterbetrieb,
  • Betriebsart S8 (ununterbrochener periodischer Betrieb mit Last-/Drehzahländerungen)
  • Betriebsart S9 (Betrieb mit nichtperiodischen Last- und Drehzahländerungen)
  • Betriebsart S10 (Betrieb mit einzelnen konstanten Lasten)

und die Sonderbetriebsarten am Netz, wie

  • Betriebsart S2 (Kurzzeitbetrieb)
  • Betriebsart S3 (Periodischer Aussetzbetrieb) < 80%ED
  • Betriebsart S4 (Periodischer Aussetzbetrieb mit Einfluss des Anlaufvorgangs)
  • Betriebsart S5 (Periodischer Aussetzbetrieb mit elektrischer Bremsung)
  • Betriebsart S6 (ununterbrochener periodischer Betrieb)
  • Betriebsart S7 (ununterbrochener periodischer Betrieb mit elektrischer Bremsung).

Eine Lieferung von IE1-Motoren oder Motoren ohne Wirkungsgradklasse, die in den Geltungsbereich der Verordnung (EG) VO 640/2009 bzw. Neue Motorenverordnung (EG) Nr. 4/2014 fallen, ist ohne CE Kennzeichnung nur in Nicht-EU-Länder möglich.


Tabelle der Wirkungsgradklassen: EN60034-30-1 (2014)

Nenngrenzwerte für Wirkungsgrad IE1 bei 50 Hz (in %)

Leistung (kW) 2-polig 4-polig 6-polig 8-polig
0,12 45,0 50,0 38,3 31,0
0,18 57,0 57,0 45,5 38,0
0,20 54,6 58,5 47,6 39,7
0,25 58,2 61,5 52,1 43,4
0,37 63,9 66,0 59,7 49,7
0,40 64,9 66,8 61,1 50,9
0,55 69,0 70,0 65,8 56,1
0,75 72,1 72,1 70,0 61,2
1,1 75,0 75,0 72,9 66,5
1,5 77,2 77,2 75,2 70,2
2,2 79,7 79,7 77,7 74,2
3 81,5 81,5 79,7 77,0
4 83,1 83,1 81,4 79,2
5,5 84,7 84,7 83,1 81,4
7,5 86,0 86,0 84,7 83,1
11 87,6 87,6 86,4 85,0
15 88,7 88,7 87,7 86,2
18,5 89,3 89,3 88,6 86,9
22 89,9 89,9 89,2 87,4
30 90,7 90,7 90,2 88,3
37 91,2 91,2 90,8 88,8
45 91,7 91,7 91,4 89,2
55 92,1 92,1 91,9 89,7
75 92,7 92,7 92,6 90,3
90 93,0 93,0 92,9 90,7
110 93,3 93,3 93,3 91,1
132 93,5 93,5 93,5 91,5
160 93,8 93,8 93,8 91,9
200 94,0 94,0 94,0 92,5
250 94,0 94,0 94,0 92,5
315 94,0 94,0 94,0 92,5
355 94,0 94,0 94,0 92,5
400-1000 94,0 94,0 94,0 92,5

Motoren mit einer Betriebsart S1 und einem Wirkungsgrad gemäß IE1 dürfen innerhalb der EU nicht mehr in Verkehr gebracht werden.

Nenngrenzwerte für Wirkungsgrad IE2 bei 50 Hz (in %)

Leistung (kW) 2-polig 4-polig 6-polig 8-polig
0,12 53,6 59,1 50,6 39,8
0,18 60,4 64,7 56,6 45,9
0,20 61,9 65,9 58,2 47,4
0,25 64,8 68,5 61,6 50,6
0,37 69,5 72,7 67,6 56,1
0,40 70,4 73,5 68,8 57,2
0,55 74,1 77,1 73,1 61,7
0,75 77,4 79,6 75,9 66,2
1,10 79,6 81,4 78,1 70,8
1,50 81,3 82,8 79,8 74,1
2,20 83,2 84,3 81,8 77,6
3,00 84,6 85,5 83,3 80,0
4,00 85,8 86,6 84,6 81,9
5,50 87,0 87,7 86,0 83,8
7,50 88,1 88,7 87,2 85,3
11,0 89,4 89,8 88,7 86,9
15,0 90,3 90,6 89,7 88,0
18,5 90,9 91,2 90,4 88,6
22,0 91,3 91,6 90,9 89,1
30,0 92,0 92,3 91,7 89,8
37,0 92,5 92,7 92,2 90,3
45,0 92,9 93,1 92,7 90,7
55,0 93,2 93,5 93,1 91,0
75,0 93,8 94,0 93,7 91,6
90,0 94,1 94,2 94,0 91,9
110 94,3 94,5 94,3 92,3
132 94,6 94,7 94,6 92,6
160 94,8 94,9 94,8 93,0
200 95,0 95,1 95,0 93,5
250 95,0 95,1 95,0 93,5
315 95,0 95,1 95,0 93,5
355 95,0 95,1 95,0 93,5
400-1000 95,0 95,1 95,0 93,5

Motoren von 0,75 kW bis einschließlich 5,5 kW, in 2-, 4- und 6-poliger Ausführung müssen im Netzbetrieb zumindest einen Wirkungsgrad gemäß IE2 aufweisen.
Motoren von 7,5 kW bis 375 kW dürfen auch einen Wirkungsgrad gemäß IE2 aufweisen, wenn Sie am Frequenzumrichter betrieben werden.

Nenngrenzwerte für Wirkungsgrad IE3 bei 50 Hz (in %)

Leistung (kW) 2-polig 4-polig 6-polig 8-polig
0,12 60,8 64,8 57,7 50,7
0,18 65,9 69,9 63,9 58,7
0,20 67,2 71,1 65,4 60,6
0,25 69,7 73,5 68,6 64,1
0,37 73,8 77,3 73,5 69,3
0,40 74,6 78,0 74,4 70,1
0,55 77,8 80,8 77,2 73,0
0,75 80,7 82,5 78,9 75,0
1,10 82,7 84,1 81,0 77,7
1,50 84,2 85,3 82,5 79,7
2,20 85,9 86,7 84,3 81,9
3,00 87,1 87,7 85,6 83,5
4,00 88,1 88,6 86,8 84,8
5,50 89,2 89,6 88,0 86,2
7,50 90,1 90,4 89,1 87,3
11,0 91,2 91,4 90,3 88,6
15,0 91,9 92,1 91,2 89,6
18,5 92,4 92,6 91,7 90,1
22,0 92,7 93,0 92,2 90,6
30,0 93,3 93,6 92,9 91,3
37,0 93,7 93,9 93.3 91,8
45,0 94,0 94,2 93,7 92,2
55,0 94,3 94,6 94,1 92,5
75,0 94,7 95,0 94,6 93,1
90,0 95,0 95,2 94,9 93,4
110 95,2 95,4 95,1 93,7
132 95,4 95,6 95,4 94,0
160 95,6 95,8 95,6 94,3
200 95,8 96,0 95,8 94,6
220 95,8 96,0 95,8 94,6
250 95,8 96,0 95,8 94,6
315 95,8 96,0 95,8 94,6
355 95,8 96,0 95,8 94,6
400-1000 95,8 96,0 95,8 94,6

Motoren zwischen 7,5 kW und 375 kW Nennleistung in 2-,4- und 6-poliger Ausführung müssen im Netzbetrieb einen Wirkungsgrad gemäß IE3 aufweisen.

Nenngrenzwerte für Wirkungsgrad IE4 bei 50 Hz (in %)

Leistung (kW) 2-polig 4-polig 6-polig 8-polig
0,12 66,5 69,8 64,9 62,3
0,18 70,8 74,7 70,1 67,2
0,20 71,9 75,8 71,4 68,4
0,25 74,3 77,9 74,1 70,8
0,37 78,1 81,1 78,0 74,3
0,40 78,9 81,7 78,7 74,9
0,55 81,5 83,9 80,9 77,0
0,75 83,5 85,7 82,7 78,4
1,1 85,2 87,2 84,5 80,8
1,5 86,5 88,2 85,9 82,6
2,2 88,0 89,5 87,4 84,5
3 89,1 90,4 88,6 85,9
4 90,0 91,1 89,5 87,1
5,5 90,9 91,9 90,5 88,3
7,5 91,7 92,6 91,3 89,3
11 92,6 93,3 92,3 90,4
15 93,3 93,9 92,9 91,2
18,5 93,7 94,2 93,4 91,7
22 94,0 94,5 93,7 92,1
30 94,5 94,9 94,2 92,7
37 94,8 95,2 94,5 93,1
45 95,0 95,4 94,8 93,4
55 95,3 95,7 95,1 93,7
75 95,6 96,0 95,4 94,2
90 95,8 96,1 95,6 94,4
110 96,0 96,3 95,8 94,7
132 96,2 96,4 96,0 94,9
160 96,3 96,6 96,2 95,1
200 96,5 96,7 96,5 95,4
250 96,5 96,7 96,5 95,4
315 96,5 96,7 96,5 95,4
355 96,5 96,7 96,5 95,4
400-1000 96,5 96,7 96,5 95,4

Motoren mit Wirkungsgraden gemäß IE4 sind aktuell jene Motoren mit den höchsten Wirkungsgraden. Aktuell gibt es keine Verpflichtung, solche Motoren einzusetzen.

© 2015 ESKO Elektromaschinenbau GmbH