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Motori elettrici ad alta efficienza: attenti alla normativa!

L’efficienza energetica diventa sempre più fondamentale per i motori elettrici perché il costo dell’energia consumata rappresenta, nel ciclo di vita utile del prodotto, una porzione importante del Total Cost of Ownership (TCO).

La Norma internazionale IEC 60034-30:2008 definisce le classi di rendimento IE1 (efficienza standard), IE2 (efficienza elevata) e IE3 (efficienza premium) per i motori trifase.

Questo assicura una base comune internazionale per la progettazione e la classificazione dei motori, nonché per le attività legislative nazionali. Il Regolamento della Commissione (CE) 640/2009, adottato il 22 luglio 2009, specifica i requisiti in materia di progettazione ecocompatibile per i motori elettrici e l’uso del controllo elettronico della velocità.

Il campo di applicazione del Regolamento sui motori è più limitato rispetto all’applicabilità della succitata Norma IEC 60034-30:2008. Entrambi includono i motori asincroni trifase con rotore a gabbia a 50 Hz o 50/60 Hz a una sola velocità con le seguenti proprietà:

  • Tensione nominale fino a 1.000 V
  • Potenza nominale compresa tra 0,75 kW e 375 kW
  • 2, 4 o 6 poli
  • Per servizio continuo (S1)

Le differenze tra il Regolamento sui motori e la Norma IEC risiedono nel tipo di servizio supplementare S3 con rapporto di intermittenza nominale superiore o uguale all’80%, che è incluso nella Norma IEC e non compreso nel Regolamento.
I requisiti si applicano anche quando questi dispositivi sono integrati in altri prodotti (ad esempio in macchine).

Queste sono le scadenze temporali individuate dal Regolamento:

Dal 16 Giugno 2011: i motori immessi sul mercato devono essere in classe di efficienza IE2;

Dal 1 Gennaio 2015: i motori con potenza tra 7,5 e 375 kW devono essere in classe di efficienza IE3 oppure IE2 se accoppiati ad inverter;

Dal 1 Gennaio 2017: i motori con potenza tra 0,75 e 375 kW devono essere in classe di efficienza IE3 oppure IE2 se accoppiati ad inverter.

 

Di seguito trovate una tabella sintetica riepilogativa:

 

Riduzione dei consumi

La potenza installata di motori elettrici in Italia supera i 100 GW (circa 20 mln di unità) di cui circa l’80% ascrivibile al settore industriale.

Il consumo annuo di energia elettrica in Italia associato all’uso di motori elettrici nell’industria è stimabile in circa 120 TWh, pari a quasi il 40% dell’intero fabbisogno elettrico italiano al 2011.

Se tutti i motori elettrici installati a livello industriale appartenessero alla classe di efficienza IE3, si otterrebbe un risparmio annuo di energia elettrica di circa 7 TWh. Se si considerano anche le nuove installazioni di motori elettrici attese da qui al 2020, nel caso in cui fossero di classe IE3, si stima di ottenere un ulteriore risparmio annuo teorico a regime di circa 0,2 TWh elettrici.

Grazie all’uso di tecnologie efficienti esiste dunque il potenziale teorico di ridurre di circa il 6% il consumo annuo di elettricità in Italia dovuto all’utilizzo di motori elettrici nel settore industriale.

 

ECO COMPATIBILI

PROGETTAZIONE ECO COMPATIBILE DEI MOTORI ELETTRICI TRIFASE

Per i motori asincroni trifase il Regolamento (CE) 640/2009 ed il Regolamento modificato (UE) 4/2014 stabiliscono i valori minimi di efficienza che devono essere rispettati per legge.

Regolamenti statutari correlati al prodotto

Il Regolamento (CE) 640/2009 del 22 luglio 2009 è il regolamento correlato al prodotto che disciplina la tecnologia del sistema azionamento elettrico. Il regolamento definisce le classi di efficienza per i motori alimentati direttamente dalla rete elettrica, i requisiti per l’uso di tecnologia di azionamento a velocità variabile e il relativo calendario di implementazione.

Oggetto e ambito di applicazione

Il regolamento (CE) 640/2009 si applica ai motori asincroni trifase con rotore a gabbia da 50 Hz o 50/60 Hz e con le seguenti proprietà:

  • Tensione nominale sino a 1.000 V;
  • Potenza nominale da 0,75 a 375 kW;
  • Numero di poli pari a 2, 4 o 6;
  • Caratteristiche basate su un funzionamento in continuo

Eccezioni

Questi regolamenti statutari non si applicano a:

  • motori progettati per funzionare interamente immersi in un liquido;
  • motori completamente integrati in un prodotto (per esempio pompe, ventilatori, riduttori e compressori) e per i quali non è possibile testare le prestazioni energetiche autonomamente da questa macchina;
  • motori autofrenanti: motori muniti di un freno elettromeccanico che agisce direttamente sull’albero motore senza accoppiamenti;
  • motori progettati per funzionare esclusivamente nelle condizioni indicate in seguito (da luglio 2014):
    - ad altitudini superiori ai 4000 metri s.l.m.
    - con temperature dell’aria ambiente superiore a 60°C
    - a temperature di funzionamento massime superiori a 400°C
    - a temperature dell’aria ambiente inferiori a -30°C per qualsiasi motore o inferiori a 0°C per un motore con raffreffamento ad acqua
    - con temperature dell’acqua di raffreddamento all’ingresso di un prodotto inferiore a 0°C o superiore a 32°C
    - in atmosfere potenzialmente splosive, come definito nella direttiva 94/9/CE del Parlamento europeo del Consiglio europeo

Dal 7 gennaio 2014 è stato pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale dell’Unione europea il nuovo regolamento UE N. 4/2014 della Commissione del 6 gennaio 2014 che modifica il regolamento (CE) n. 640/2009 ovvero la normativa che ha introdotto la nuova valutazione dell’efficienza dei motori elettrici. In sintesi sono previsti due punti principali: sono esclusi dal regolamento i motori che lavorano a temperature dell’aria dell’ambiente superiori a 60°c e i motori progettati per funzionare a piu’ di 4.000 metri di altitudine sul livello del mare.

 

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Motori elettrici asincroni trifase IE3 IE2

Motori elettrici asincroni trifase IE3/IE2

Da gennaio 2015, i motori elettrici con potenze superiori ai 7,5 kw devono avere una classe di efficienza energetica IE3. In alternativa, per le stesse potenze, è possibile avere una classe IE2 ma solo se i motori sono alimentati con inverter.

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Motori elettrici standard IE1

Motori elettrici asincroni standard IE1

Fino a luglio 2011 era possibile utilizzare i motori elettrici "standard", di classe di efficienza energetica IE1, senza limiti di potenza. La recente normativa ne consente ancora l'uso per potenze inferiori a 0,75 kW, in ambienti non esplosivi, che per questa gamma di potenza risultano ancora i più convenienti.

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Motori elettrici autofrenanti

Motori elettrici asincroni autofrenanti

Questa tipologia di motori elettrici è eslusa a livello normativo dal regolamento europeo.
Nei motori elettrici autofrenanti, il freno interviene in assenza di alimentazione, con elevata precisione d’arresto e in tutta sicurezza, garantendo un'elevata affidabilità.

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ALCUNI VANTAGGI DEI MOTORI AD ALTA EFFICIENZA

Oltre alla normativa europea vigente vanno considerati altri fattori in ambito produttivo, come i notevoli vantaggi introdotti dai motori con elevata classe energentica:

  • Riduzione dei consumi e dei costi dell’energia elettrica
  • Riduzione della sovratemperatura del motore e conseguente aumento della vita degli isolanti, del grasso di lubrificazione dei cuscinetti e quindi del motore stesso
  • Maggiori rendimenti ai carichi ridotti, essendo maggiormente contenute le perdite costanti
  • Maggiore capacità di sopportare squilibri e variazioni di tensione della rete di alimentazione
  • Maggiori vantaggi nelle applicazioni con alimentazione tramite inverter

Se la necessità è invece un motore compatto, sono disponibili a catalogo anche unità sincrone brushless.

Motori brushless trifase con rotori di avvolgimento compatti ed elettronica integrata. Un potente "motore unico" rende queste unità ideali per applicazioni periferiche in sistemi singoli o di assi multipli.

 

 

 

 

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