REGOLAMENTO CE N.640/2009, ATTUATIVO DELLA DIRETTIVA 2009/125/CE
Il Regolamento CE n.640/2009, attuativo della Direttiva 2009/125/CE, stabilisce quali sono i livelli di rendimento dei motori elettrici che è possibile immettere per la prima volta sul mercato UE, oltre a definire con esattezza le caratteristiche dei motori elettrici a cui può essere applicato.
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QUANDO SI APPLICA (Estratto Articolo 1 "Oggetto e ambito di applicazione")
Oggetto e ambito di applicazione
Il regolamento istituisce specifiche per la progettazione ecocompatibile al fine di immettere in commercio e mettere in servizio i motori, anche integrati in altri prodotti, intendendo per motore (Estratto definizioni Articolo 2) un motore elettrico a induzione a gabbia, monovelocità e trifase, con una frequenza di 50 Hz o 50-60 Hz che abbia:
· da 2 a 6 poli,
· una tensione nominale (UN) massima di 1 000 V,
· una potenza nominale (PN) compresa tra 0,75 kW e 375 kW,
· caratteristiche basate su un funzionamento in continuo (S1);
· caratteristiche basate su un funzionamento intermittente periodico, con un fattore nominale di intermittenza dell’80% o superiore
QUANDO NON SI APPLICA (Estratto Articolo 1 "Oggetto e ambito di applicazione")
Il regolamento non si applica:
a) ai motori progettati per funzionare interamente immersi in un liquido;
b) ai motori completamente integrati in un prodotto (ad esempio i una pompa, un ventilatore o un compressore) per i quali non è possibile testare le prestazioni energetiche autonomamente dal prodotto;
c) ai motori progettati appositamente per funzionare:
i) a più di 1 000 metri di altitudine sul livello del mare;
ii) a temperature dell’aria ambiente superiori a 40 °C;
iii) a una temperatura massima di esercizio superiore a 400 °C;
iv) a temperature ambiente dell’aria inferiori a – 15 °C per qualsiasi tipo di motore o inferiori a 0 °C per motori muniti di raffreddamento dell’aria;
v) a una temperatura del refrigerante dell’acqua in entrata al prodotto inferiore a 5 °C o superiore a 25 °C;
vi) in atmosfere potenzialmente esplosive, quali definite nella direttiva 94/9/CE del Parlamento europeo e del Consiglio (ATEX)
vii) in motori autofrenanti
Inoltre in base alle definizioni di cui all'Articolo 2 non si applica:
·a motori con potenza nominale inferiore a 0,75 kW o superiore a 375 kW
·motori monofase
·motori a doppia polarità
·motori a 8 o più poli
·motori per servizio di durata limitata (S2) o intermittente (S3) (servizio intermittente periodico con un fattore nominale di intermittenza inferiore all’80%
SCADENZE TEMPORALI (Estratto Articolo 3 Specifiche per la progettazione ecocompatibile)
Le scadenze temporali sono 3.
·16 giugno 2011: Livello di rendimento IE2 per i motori elettrici con potenza nominale maggiore o uguale a 0,75 kW;
·1° gennaio 2015: Livello di rendimento IE3 per i motori elettrici con potenza nominale maggiore o uguale a 7,5 kW; il livello di rendimento può rimanere IE2 se i motori sono messi in servizio con alimentazione da inverter
· 1° gennaio 2017: Livello di rendimento IE3 per i motori elettrici con potenza nominale maggiore o uguale a 0,75 kW; il livello di rendimento può rimanere IE2 se i motori sono messi in servizio con alimentazione da inverter
COSA CAMBIA
La Commissione IEC ha introdotto due nuove normative riguardanti l’efficienza energetica dei motori:
- IEC 60034-2-1 che specifica i criteri che definiscono i metodi di prova relativi al calcolo dell’efficienza
- IEC 60034-30 che definisce le nuove classi di efficienza dei motori.
IEC 60034-2-1; 2007
Il nuovo standard IEC 60034-2-1, entrato in vigore a settembre 2007, introduce nuove regole relative ai metodi di prova da utilizzare per la determinazione delle perdite e dell’ efficienza.
Ci sono due modalità di determinazione dell'efficienza: il metodo diretto ed il metodo indiretto. Per il metodo indiretto la nuova norma specifica i seguenti parametri:
- la temperatura di riferimento
- tre opzioni per la determinazione delle perdite di carico supplementari: misurazione, stima e calcolo matematico.
I valori di efficienza derivati sono diversi da quelli risultanti dal precedente standard di prova IEC 60034-2-1996. E’ da notare che i valori di efficienza sono comparabili solo se misurati con lo stesso metodo.
La documentazione del motore deve indicare il metodo utilizzato. Occorre verificare che la documentazione contenga i riferimenti
Viene riportata una tabella di esempio con valori di rendimento dati secondo entrambe i metodi di calcolo vecchio e nuovo.
Di seguito sono indicate le differenze tra vecchio e nuovo standard.
VECCHIO METODO DI PROVA STANDARD IEC 60034-2-1996
Metodo diretto
Metodo indiretto:
• PLL (perdite addizionali) stimato al 0.5 % della potenza in ingresso a carico nominale.
Le perdite nello statore e nel rotore sono determinate a 95°C.
NUOVO METODO DI PROVA STANDARD IEC 60034-2-1-2007
Metodo diretto
Metodo indiretto:
• Misurazione: PLL calcolato da prove di carico;
• Stima: PLL dal 2,5% al 1,0% di potenza in ingresso a carico nominale compresa tra 0,1 kW e 1000 kW;
• Matematica: metodo alternativo indiretto per il calcolo matematico del PLL.
Le perdite nello statore e nel rotore sono determinate a 25°C + temperatura reale misurata.
IEC 60034-30; 2008
La norma IEC 60034-30 ottobre 2008 definisce tre classi di efficienza IE (International Efficiency) per motori asincroni trifasi a gabbia e singola velocità.
- IE1 = efficienza standard (livelli di efficienza più o meno equivalente a EFF2 in Europa al giorno d'oggi)
- IE2 = Alta efficienza (livelli di efficienza più o meno equivalente a EFF1 in Europa oggi e identico a EPAct in USA per 60 Hz)
- IE3 = efficienza Premium (nuova classe di efficienza in Europa oggi e identico a "NEMA Premium" negli Stati Uniti per 60 Hz)
- IE4 = super premium (questa classe è attualmente in fase di progetto)
I livelli di rendimento definiti dalla norma IEC 60034-30 sono basati sui metodi di prova specificati nella IEC 60034-2-1.2007. Rispetto alle vecchie classi di efficienza, secondo l’accordo CEMEP, il campo di applicazione è stato esteso.
La norma IEC 60034-30 copre quasi tutti i tipi di motori (standard, zona pericolosa, marina, autofrenanti):
• Singole velocità, trifase, 50 e 60 Hz
• 2, 4 o 6 poli
• Potenza nominale in uscita da 0.75 a 375 kW
• Tensione nominale Un fino a 1000 V
Tipo di servizio S1 (funzionamento continuo) o S3 (servizio intermittente periodico), con un fattore nominale di intermittenza dell’80%
I seguenti motori sono esclusi dalla IEC 60034-30:
- Motori per il funzionamento con convertitori secondo la IEC 60034-25
- Motori integrati in una macchina (per es. pompe, ventilatori o compressori) che non possono essere provati separatamente da essa
REQUISITI IN MATERIA DI DOCUMENTAZIONE TECNICA CHE ACCOMPAGNA IL MOTORE ELETTRICO
Estratto dal Comma 2 ALLEGATO I al Regolamento CE n.640/2009
"Per quanto riguarda la documentazione tecnica, le informazioni devono essere fornite nell’ordine in cui sono presentate ai punti da 1 a 12. Non è necessario utilizzare la formula esatta ripresa dall’elenco. Tali informazioni possono essere presentate anche sotto forma di grafici, figure o simboli: 1. efficienza nominale (η) a carico e tensione nominali massimi, al 75% e al 50% del carico e della tensione nominale (VN); 2. livello di efficienza : “IE2” o “IE3”; 3. anno di fabbricazione; 4. ragione sociale del fabbricante o marchio di fabbrica , numero di registrazione commerciale e sede del fabbricante; 5. numero di modello del prodotto; 6. numero di poli del motore; 7. potenza(e) nominale(i) o intervallo di potenza nominale (kW); 8. frequenza(e) di ingresso nominale(i) del motore (Hz); 9. tensione(i) nominale(i) o intervallo di tensione nominale (V); 10. velocità nominale(i) o intervallo di velocità nominale (rpm); 11. informazioni utili per lo smontaggio, il riciclaggio o lo smaltimento a fine vita; 12. informazioni sulla serie di condizioni di esercizio per le quali è stato appositamente progettato il motore: I. altitudine sul livello del mare; II. temperature dell’aria ambiente, anche per i motori con raffreddamento dell’aria; III. temperatura del refrigerante dell’acqua in entrata al prodotto; IV. temperatura massima di esercizio; V. atmosfere potenzialmente esplosive.
"A partire dal 16 giugno 2011 le informazioni definite ai punti da 1 a 12 devono comparire, in maniera visibile:
a) nella documentazione tecnica dei motori;
b) nella documentazione tecnica dei prodotti in cui vengono incorporati i motori;
c) nei siti web accessibili al pubblico dei fabbricanti dei prodotti in cui è integrato il motore."
CENNI SUI NUOVI STANDARD STABILITI DALLE NORME SERIE CEI EN 50598
La EN 50598 è una serie di norme a supporto della Direttiva Ecodesign. Per quanto riguarda infatti gli azionamenti elettrici fino alla pubblicazione di queste norme, non si avevano a disposizione metodi e procedure standard per definirne e classificarne la prestazione energetica; la serie EN 50598 fornisce uno schema di classificazione e ne definisce i metodi di calcolo e di prova. Essa definisce, inoltre, un metodo di determinazione sia delle perdite dell’azionamento elettrico che delle perdite del complesso azionamento elettrico e macchina azionata, il cosiddetto “Prodotto esteso” (Extended Product - EP).
La serie EN 50598 introduce il concetto di “Prodotto esteso” (Extended product - EP); come già accennato l’EP comprende il motore elettrico, il suo sistema di regolazione e controllo, comprese tutte le apparecchiature elettromeccaniche ed elettroniche, e la macchina azionata.
La serie EN 50598 definisce l’EP come il complesso costituito dalla Macchina Azionata (Driven equipment) e dal Sistema Motore (Motor System). La Macchina Azionata è costituita dal carico (pompa centrifuga, ventilatore, ecc.) compresi eventuali organi di trasmissione meccanici.
Il Sistema Motore è costituito da tutte le apparecchiature che, da un punto di vista funzionale, sono interposte tra l’alimentazione elettrica e la Macchina Azionata e consiste in due fattispecie:
• l’azionamento elettrico (Power Drive System - PDS) che comprende tutte le apparecchiature elettriche ed elettroniche di alimentazione, conversione e controllo (CDM) ed il motore elettrico;
• il complesso costituto dal motore e dall’avviatore che comprende tutte le apparecchiature elettromeccaniche e/o elettroniche per il suo comando.
L’introduzione del concetto di “Prodotto esteso” riveste un’importanza cruciale in tema di efficienza energetica; è infatti l’ottimizzazione del sistema nel suo complesso e non dei singoli componenti che permette, in ultima analisi, il miglioramento più cospicuo della prestazione energetica dell’applicazione; per questo motivo è necessario considerare l’effetto della combinazione del Sistema Motore con la Macchina Azionata.
