IE2モーターの包括的なガイド：効率的で信頼性が高く、経済的な産業力

グローバルなエネルギーの制約と環境需要の高まりを背景に、産業モーターのエネルギー効率性能は激しい精査の下にあります。 IE2効率クラスモーターは、大幅なエネルギー節約、優れた信頼性、優れた費用対効果を備えたもので、今日の産業用途の主流の高効率電力選択となっています。

1。IE2モーターとは何ですか？コア定義と国際標準

• コア効率クラス： IE2はを意味します 高効率 モーターが内部に該当するクラス IEC 60034-30-1 国際電気技術委員会（IEC）によって設立された標準（またはGB 18613のような同等の国家基準）。この分類は、三相非同期モーター向けです。
• 効率クラスシステム： IEC標準は、モーター効率をいくつかのレベルに分類します（初期標準はIE1、IE2、IE3でした。現在の標準にはIE4、IE5が含まれます）。
  • IE1：標準効率
  • IE2：高効率 （この記事の中心的な焦点）
  • IE3：プレミアム効率
  • IE4：スーパープレミアム効率
• 必須効率のしきい値： 世界中の多くの国と地域（中国、EU、オーストラリアなどを含む）で、IE2は販売を許可された必須の最小効率のしきい値になり、以前に広まっているIE1モーターを段階的に廃止しました。これは、産業エネルギー効率を改善し、炭素排出量を削減するための政府のコミットメントを反映しています。

2。IE2モーターのコア利点

1. 大幅なエネルギー節約：

   • 時代遅れのIE1モーターと比較して、IE2モーターは、典型的な負荷ポイントで約1％〜6％の効率改善を達成します（特定の値は電力評価に依存します）。
   • 一般的に使用される100kWモーターを例として摂取し、年間8000時間動作し、3％の効率改善により年間約24、000 kWhを節約できます（計算：エネルギー節=電力×動作時間×（1/η1-1/η2）、η1、η2は効率値です）。
   • 長期運用からの電力コストの削減は大幅に大きく、ユーザーの生産と運用コストを直接削減します。

2. 信頼性と長いサービスライフ：

   • 効率の改善は、通常、内部運動損失の減少（主に銅の損失、鉄の損失、迷走および摩擦損失）の減少を意味します。
   • 損失の減少は、直接モーターの動作温度が低くなります。より低い動作温度は、潤滑剤を搭載し、全体的な信頼性を保持するモーターの断熱システムの寿命を延長する重要な要因です。
   • 高効率設計には、多くの場合、優れた材料の選択と製造プロセスが含まれ、製品の耐久性がさらに向上します。

3. 優れた経済的利益（TCO）：

   • ただし、ANの初期購入価格 IE2モーター 通常、古い標準モーターよりもわずかに高く、電力寿命全体（通常は10〜15年以上以上）が初期価格差をはるかに超えています。
   • ライフサイクルコスト分析（LCCA） 証明：IE2モーターの総所有コスト（TCO-購入コストの電気コストメンテナンスコストを含むTCO-購入コストを含む）の継続的または長期にわたる機器（例：ポンプ、ファン、コンプレッサー、コンベア）の場合、効率の低いモーターのそれよりも著しく低い。投資の回収期間は通常、数ヶ月から数年の範囲です。

4. 環境貢献：

   • 電力消費量を減らすと、発電所での化石燃料燃焼（熱電力など）の削減と、温室効果ガス（CO2）と汚染物質（SOX、NOX）の排出量が減少します。
   • 高効率モーターを使用することは、企業にとって社会的責任を果たし、省エネと排出削減の目標を達成し、気候変動に対処するための重要な尺度です。

5. 規制の遵守：

   • 前述のように、主要なグローバル市場では、3相非同期モーターの販売と使用は、IE2以上の効率要件を満たす必要があります（通常、0.75 kW -375 kWの電力範囲内）。 IE2モーターの選択は、法的および準拠した事業運営の基本です。

3.IE2モーターの主要な技術的機能

• 最適化された電磁設計：
  • の使用 コールドロールされたシリコンスチールシート より高いグレード（損失の低下）。
  • 磁気回路の正確な計算、コアヒステリシスと渦電流損失を減らすためのステーターおよびロータースロット設計の最適化。
  • コアラミネーションスタックの長さを増やすか、磁気束の利用を改善するために磁気回路構造を最適化します。
• ステーター銅の損失の減少（I²R損失）：
  • ステータースロットの銅導体断面積を増加させる（銅重量の増加）。
  • 調和の損失を減らすために、巻線構成（たとえば、ショートピッチ分散巻線、正弦波巻線の使用）を最適化します。
  • より高い導電率を持つ銅の潜在的な使用。
• ローター損失の減少：
  • 最適化されたロータースロット設計。
  • 高純度ローターアルミニウム（ダイキャストアルミニウムローター）または銅バー（銅バーローター）の使用。
• 迷走および摩擦損失の減少：
  • 高効率、低損失の採用 冷却ファン 設計（例：最適化されたブレードの形状、材料）。
  • ファンカバー構造を最適化して、風力耐性を低下させながら良好な換気を確保します。
  • 低摩擦係数を備えた高品質のベアリングの選択。
• 浮遊負荷損失の減少：
  • これらの損失を最小化することは、正確に計算することは困難ですが、最適化された製造プロセス（たとえば、ステーター - 回転するエアギャップの正確な制御）と設計を通じて存在します。

4.典型的なパフォーマンスパラメーターの範囲

• 定格電力： 通常、範囲から広い範囲をカバーします 0.75 kW に 375 kW （ほとんどの産業用アプリケーションのニーズを満たす）。
• ポールの数： 一般的な極数には、2極（〜3000 rpm）、4極（〜1500 rpm）、6極（〜1000 rpm）が含まれます。
• 効率範囲： 特定の効率値は、より大きな電力評価とともに増加します。例えば：
  • 7.5 kW、4極モーター：典型的な効率〜 89％-90％
  • 37 kW、4極モーター：典型的な効率〜 93.5％-94.5％
  • 110 kW、4極モーター：典型的な効率〜 95.5％-96％
  • 250 kW、4極モーター：典型的な効率〜 96％-96.5％
  • （注：特定の効率では、対応するモーター仕様シートに相談する必要があります。これらの値は典型的な範囲の例です）
• 力率： 通常、周り 0.85-0.90 全負荷で、負荷が減少すると減少します。力率の絶対値は効率クラスの標準の直接的な要件ではありませんが、通常、高効率のモーター設計はそれを考慮します。
• パフォーマンス開始： 設計要件に応じて、直接オンライン（DOL）またはStar-Deltaの開始方法の要求を満たすことができ、許容可能な始動電流のための十分な開始トルクと満たす基準を提供できます。

5。広範囲のアプリケーションエリア

IE2モーターは、効率的で信頼性が高く、経済的な特性を備えており、多数の産業機器の好ましい電源になりました。

• 流体の取り扱い： パンプス （遠心、ねじ、ピストン）、 コンプレッサー （エアコンプレッサー、冷凍コンプレッサー）。
• 空気取り扱い： ファン （遠心ファン、軸ファン）、 ブロワー （冷却タワーファン、HVACシステムファン）。
• マテリアルハンドリング： コンベヤー 、 クレーン/ホイスト 、 ミキサー/ブレンダー .
• 材料処理： クラッシャー/パルベライザー 、 グラインダー 、 押出機 、 射出成形機 .
• 一般的な機械： 工作機械 、 包装機械 、 食品加工装置 , テキスタイル機械 、および事実上すべての産業シナリオを電力を必要とする。

6.選択ガイドのキーポイント

1. 負荷要件の定義：
   • 必要な電力（KW）： 負荷特性とデューティサイクルに基づいて計算します。 「過度のモーターを使用している」または不十分な電力を避けてください。
   • 定格速度（RPM）： 機器の要件を一致させます。
   • トルク特性： 開始トルクとブレークダウントルクが負荷の需要を満たしていることを確認します（たとえば、ファン/ポンプなどの四角いトルク荷重、クラッシャーのような高い開始トルク荷重）。
2. 操作環境を検討してください：
   • Ingress Protection（IP）評価： 環境のほこりと水分レベルに基づいて選択します（たとえば、屋外またはスプラッシュ環境に適したIP55）。
   • 断熱クラス： 通常、クラスB（130°C）温度上昇用に設計されたクラスF（155°C）は、高温環境での信頼性と寿命を確保します。
   • 冷却方法： 一般的なIC411（自己換気/TEFC）、特別な環境にはIC416（フォース換気/独立ファン）が必要になる場合があります。
   • 周囲温度、高度： モーター冷却能力に影響します。高温または高高度には、脱線または特別な設計が必要になる場合があります。
3. 一致効率基準：
   • 選択したモーターが、ターゲット市場の必須効率基準を満たしていることを確認します（たとえば、中国のGB 18613基準ではIE2以上を満たす必要があります）。
4. 取り付け配置：
   • 一般的な取り付けタイプには、B3（フットマウント）、B5（フランジに取り付けられた）、B35（足とフランジに取り付けられた）が含まれます。機器インターフェイスと一致する必要があります。
5. 認定要件：
   • 販売および使用地域に応じて、特定の認定が必要になる場合があります（たとえば、中国のCCC、EUのCE）。
6. 可変スピードドライブ（VSD）アプリケーションを検討してください。
   • 荷重に速度制御が必要な場合は、モーターがインバータードライブに適しているかどうかを確認します（標準のIE2モーターは、特定の条件下でVSDで使用できることがよくありますが、長期の低速動作または特別な条件には専用のインバーターデューティモーターが必要になる場合があります）。

7。インストールとメンテナンスの推奨事項

• 正しいインストール：
  • ベース： 振動を防ぐための固体のレベルの基礎。
  • アライメント： 正確な軸方向および放射状アライメント モーターと駆動装置の間（ポンプ、ファンなど）の間で重要です。過度の不整合により、早期の耐能力が低下し、振動と騒音が増加し、効率が低下します。レーザーアライメントツールは高精度を実現します。
  • 換気： 熱散逸のための十分なスペースを備えた遮るもののない空気の入口とコンセントを確保します。
  • 配線： 厳密に配線図に従います。安全な接続と適切な接地を確保します。供給電圧と周波数は、モーターネームプレートに一致する必要があります。位相シーケンスに注意してください。
• 定期的なメンテナンス：
  • クリーニング： モーターケーシングから定期的にほこりとオイルを取り除きます。冷却フィンをきれいに保ちます（特に冷却ファンとファンカバーの通気孔の周り）。
  • 潤滑： サイクルとグリースの種類に関するメーカーのマニュアルに従って、ベアリンググリース（グリース潤滑モーター用）を補充または交換します。正しいグリース量を確保します。オイルレベルを確認してください（オイル潤滑モーターの場合）。
  • 検査：
    • 振動： 振動レベルを定期的に監視します。異常な振動は、多くの場合、失敗の前兆です。
    • ノイズ： 異常なノイズを調査します（例えば、鳴き声、異常に大きな電磁ハム）。
    • 温度： 操作中のベアリングとケーシング温度を監視します（赤外線温度計を使用）。過熱は深刻な問題を示しています。
    • 現在： 動作電流は、定格値の近くで安定している必要があります。過度または変動する電流には、負荷または電源をチェックする必要があります。
  • 断熱テスト： 定期的に（たとえば、毎年）、Megohmmeterを使用して、巻線から地下への断熱抵抗を測定して、安全要件（通常は1MΩを超える）を確保します。

8。IE2モーターのライフサイクルコストと経済学

IE2モーターの真の値はその中にあります 総所有コスト（TCO） ： TCO =初期購入コスト運用エネルギーコストメンテナンスコストの潜在的なダウンタイムコスト

• 初期購入費用： IE2モーターは廃止されたIE1モーターよりも高くなっていますが、通常、違いは大きくありません。
• 運用エネルギーコスト（支配的要因）： TCOの大部分を構成します（多くの場合97％を超えています）。 IE2モーターの効率が高いため、サービス寿命（数万時間）にわたって非常に大幅な電力コスト削減が生じます。
• メンテナンスコスト： 動作温度が低く、信頼性の高い設計により、IE2モーターは通常、メンテナンスが少なくなり、ベアリングのような摩耗部品の寿命が延長されます。
• ダウンタイムコスト： 信頼性が高いということは、計画外のダウンタイムのリスクを減らし、生産の継続性を保護することを意味します。

IE2モーターFAQ

Q1 ：IE2効率は、中国のエネルギー効率ラベルの「レベル3」に相当しますか？

A：はい。中国の義務的な標準GB18613-2020によると、IE2モーターはレベル3のエネルギー効率に対応しており、これは国内市場アクセスの最小要件です。購入するときは、ネームプレートに「IE2」または「GB18613-2020レベル3」がマークされていることを確認してください。

Q2 ：IE2モーターは可変周波数動作に適していますか？

A：標準設計IE2非同期モーターは可変周波数操作をサポートしますが、注意してください。

可変周波数動作用に特異的に設計されていないIE2モーターは、低周波数で動作するときに熱散逸能力を低下させるため、過熱を引き起こす可能性があります（強制冷却ファンを取り付ける必要があります）。

長期的な非能力周波数動作の場合、断熱材と構造が高周波電圧ショックに耐えることができる可変周波数動作（通常は「IMB5」断熱システムでマークされている）専用のモーターを選択することをお勧めします。

Q3 ：なぜIE2モーターの力率がIE1の力率よりも低いのですか？

A：効率を向上させるために、IE2設計により通常、銅と鉄の材料の量が増加します。

より多くの銅線→励起電流比率→力率がわずかに減少します（約1〜2パーセントポイント）。
解決策：システムの力率≥0.9を維持するように、配電配布システムでコンデンサ補正キャビネットを構成します。
Q4 ：IE2モーターの開始電流は大きいですか？電源グリッドに影響しますか？
A：同じ電力IE1モーターと比較して、IE2開始電流（IST/IN）は5％-10％高くなる可能性がありますが、それでも合理的な範囲内です。

たとえば、37KW 4極モーター：IE1典型的なIST/IN = 7.0、IE2は約7.5です。
実際の影響：電源グリッド容量が十分である場合、心配する必要はありません。複数のユニットが同時に開始される場合は、Star-Deltaの開始またはソフトスターターの電流制限を使用することをお勧めします。

Q5 ：IE2モーターを古い機器に置き換えるとき、ベースを調整する必要がありますか？
A：通常、互換性のあるインストール：

IE2およびIE1モーターは、IEC標準フレームサイズ（IEC 90L、132Mなどなど）に従い、同じシャフトの高さと足の穴の間隔を置きます。
例外：いくつかの高出力密度IE2モーターはわずかに長くまたは重い場合があり（<10％）、インストール寸法図をチェックする必要があります。
Q6 ：IE2モーターは高温環境で導出する必要がありますか？
A：周囲温度と断熱レベルに依存します。

標準のIE2モーター（Fクラス断熱材、Bクラスとして評価）は、環境≤40℃に適しています。
周囲温度が50°に達した場合：誘導因子≈1-（50-40）×0.4％/℃≈96％定格電力（たとえば、37kWモーターは、50℃で≤35.5kWの負荷をかけることをお勧めします）。

Q7 ：IE2モーターベアリング潤滑サイクルの期間は長いですか？
A：はい。より低い動作温度のおかげで：

IE1モーター（80℃ベアリング温度）：潤滑サイクルは約4000時間です。
IE2モーター（65℃ベアリング温度）：潤滑サイクルは6000〜8000時間に拡張できます（詳細については、メーカーのマニュアルを参照してください）。

Q8 ：中国はIE2モーターを排除しますか？
A：それはまだ短期的には主流ですが、ポリシーは引き続きアップグレードされます。

現在のGB18613-2020では、最小エントリとしてIE2（レベル3）が必要です。
産業情報技術省の「運動エネルギー効率改善計画」によれば、IE3（レベル2）は2025年から義務付けられている可能性があり、IE2は徐々に株式交換市場に頼ります。
Q9 ：IE2モーターが可変周波数駆動に使用される場合、どのアイテムをテストする必要がありますか？
A：従来の電力周波数テストに加えて、重要な検証は次のとおりです。

広帯域効率曲線（10-60Hzの範囲の効率変動など）;
断熱強度テスト（コロナ抵抗を検証するために高周波パルス電圧を適用）;
振動ノイズスペクトル分析（特定の周波数帯域の共鳴を回避）。