MOTORES ELÉTRICOS RENDIMENTO NORMAS E CLASSIFICAÇÃO ELECTRIC MOTORS EFFICIENCY - STANDARDS AND CLASSIFICATION

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MOTORES ELÉTRICOS – RENDIMENTO – NORMAS E CLASSIFICAÇÃO

ELECTRIC MOTORS – EFFICIENCY - STANDARDS AND CLASSIFICATION

Com base em dados do Departamento de Energia dos Estados Unidos, estima-se que o programa de melhoria da eficiência - MOTOR PREMIUM - da NEMA - National Electrical Manufacturers Association pouparia 5,8 terawatts de eletricidade e evitaria o lançamento de cerca de 80 milhões de toneladas de carbono na atmosfera nos 10 próximo anos. Isso equivale a manter 16 milhões de carros das ruas.

Cerca de 30 milhões de novos motores elétricos são vendidos a cada ano para fins industriais. Cerca de 300 milhões de motores estão em uso em grandes edifícios, em infra-estrutura e em indústrias. Esses motores elétricos são responsáveis por 40% da eletricidade global usada para acionar bombas, ventiladores, compressores e equipamentos de tração ou outros equipamentos mecânicos.

Based on data from the U.S. Department of Energy, estimated that the efficiency improvement program - PREMIUM MOTOR - NEMA - National Electrical Manufacturers Association premium efficiency would save 5.8 terawatt of electricity and avoid the release of approximately 80 million tons of carbon into the atmosphere in the next 10 years. This is equivalent to keeping 16 million cars off the road.

About 30 million new electric motors are sold each year for industrial purposes. About 300 million engines are in use in large buildings, infrastructure, and industries. These electric motors are responsible for 40% of global electricity used to drive pumps, fans, compressors and traction equipment or other mechanical equipment.

Três níveis de eficiência energética estão definidos na IEC 60034-30 de 2008: Three commercial levels of energy efficiency are defined in IEC 60034-30 (2008):

Rendimento Premium IE3 – NEMA PREMIUM Premium Efficiency IE3 (NEMA Premium)

Alto Rendimento IE2 - EPAct, Eff1) High Efficiency IE2 (EPAct, Eff1)

Eficiência Padrão IE1 (Eff2) Standard efficiency IE1 (Eff2)

A recente Norma IEC 60034-30:2008 define classes de eficiência de energia para motores de uma única velocidade, trifásicos, 50 Hz e 60 Hz, motores de indução (gaiola)que:

• Tenham uma tensão nominal UN até 1000 V;

• Tenham potência nominal PN entre 0,75 kW e 375 kW; • Tenham 2, 4 ou 6 pólos;

• Estejam classificadas com base no tipo S1 direito (continuous duty) ou S3 (intermitent periodic duty) com um tempo peração de 80% ou mais; • Sejam capazes de operar direto on-line;

• Sejam classificadas para as condições de funcionamento de acordo com a IEC=60034-1, cláusula 6. As únicas exclusões a este padrão de classificação são:

o Motores construídos exclusivamente para operação com conversor em de frequência de acordo com a norma IEC 60034-25.

o Motores completamente integrados a uma máquina (por exemplo, bomba, ventilador e compressor) que não possam ser testados separadamente da máquina.

The

recent IEC 60034-30:2008 standard

• Have a rated voltage UN up to 1000 V;

• Have a rated output PN between 0.75 kW and 375 kW; • Have either 2, 4 or 6 poles;

• Are rated on the basis of duty type S1 (continuous duty) or S3 (intermittent periodic duty) with an operation time of 80 % or more; • Are capable of operating direct on-line;

• Are rated for operating conditions according to IEC 60034-1, clause 6.

The only exclusions to this classification standard are:

o Motors exclusively built for converter operation in accordance with IEC 60034-25.

o Motors Motors completely integrated into a machine (for example pump, fan and compressor) that cannot be tested separately from the machine. A definição para uso geral de uma corrente alternada motor NEMA MG 1 é um pouco diferente:

General Purpose-Uso geral

O propósito do motor de utilização geral de corrente alternada é um motor de indução , com potência nominal de avaliado 500 HP (375 kW) e menor, que incorpora as seguintes características:

a. Construção aberta ou fechada b. Operação com serviço contínuo

c. Fator de serviço, de acordo com 12,51 (01:15 SF)

d. Classe A ou superior para o sistema de isolamento com aumento da temperatura que não exceda a especificada no 12,42 para isolamento Classe A para pequenos motores ou Classe B ou motores com sistema de isolamento superior com um aumento de temperatura que não exceda a especificada em 12,43 para a classe B de isolamento para motores médios.

Ele é projetado em classificações padrão com funcionamento e características de construção mecânica para uso sob condições de serviço habituais sem restrição para uma determinada aplicação ou tipo de aplicação.

Categoria de Motores de produção não abrangidos pelos regulamentos Norte Americanos:

Definite-Purpose Motor

Um motor de propósito definido é qualquer motor projetado em classificações padrão, com operação padrão característica ou construção mecânica para uso em serviço em outras condições que a habitual ou para uso em um determinado tipo de aplicação.

Special-Purpose Motor

Um motor para fins especiais, é um motor com características de funcionamento especial ou construção mecânica especial, ou ambos, concebidos para uma aplicação particular e não abrangido pela definição de um objetivo geral ou definida de uso do motor.

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The General Purpose definition of a Alternating-Current motor in NEMA MG 1 is somewhat different:

General-Purpose

A general-purpose alternating-current motor is an induction motor, rated 500 (375 kW) horsepower and less, which incorporates all of the following: a. Open or enclosed construction

b. Rated continuous duty

c. Service factor in accordance with 12.51 (1:15 SF)

d. Class A or higher rated insulation system with a temperature rise not exceeding that specified in 12.42 for Class A insulation for small motors or Class B or higher rated insulation system with a temperature rise not exceeding that specified in 12.43 for Class B insulation for medium motors.

It is designed in standard ratings with standard operating characteristics and mechanical construction for use under usual service conditions without restriction to a particular application or type of application.

Motor product category not covered by North American regulations

Definite-Purpose Motor

A definite-purpose motor is any motor designed in standard ratings with standard operating characteristics or mechanical construction for use under service conditions other than usual or for use on a particular type of application.

Special-Purpose Motor

A special-purpose motor is a motor with special operating characteristics or special mechanical construction, or both, designed for a particular application and not falling within the definition of a general purpose or definite-purpose motor.

Para efeitos de classificação da eficiência energética diferentes esquemas de classificação têm sido usados até agora:

o CEMEP-UE 1999 Eff1 / Eff2 / Eff3 (baseada na IEC 60034-2:1996) o EUA EPAct / NEMA Premium (baseado no padrão IEEE 112B)

o Austrália :Eficiência Mímina / Alta Eficiência (baseada na IEC 60034-2:1996 ou 112B IEEE)

o China graus 1, 2 e 3 (baseado em GB / T 1032, que é semelhante a IEC 60034-2:1996)

For the purpose of energy efficiency different classification schemes have been used so far:

o CECEMEP-EU 1999 Eff1 / Eff2 / Eff3 (based on IEC 60034-2:1996) o USA EPAct / NEMA Premium (based on IEEE 112B)

o Australia Minimum Efficiency/High Efficiency (based on IEC 60034-2:1996

or IEEE 112B)

o China Grade 1, 2 and 3 (based on GB/T 1032 which is similar to IEC

60034-2:1996)

Em 2007, um projeto de uma norma global que harmonizada as normas as classes de energia para motores elétricos foi iniciada pela IEC. O 60034-30 IEC (Ed.1.0): 2008-10 foi publicado na Outubro de 2008. O novo sistema de classificação objetivava harmonizar as normas nacionais e regionais que têm sido usados até agora.

Três níveis comerciais de eficiência energética são definidos na norma IEC 60034-30:

•

Eficiência prêmio IE3 NEMA premium

•

Alta Eficiência IE2 EPAct, Eff1]

•

Padrão de eficiência IE1 Eff2

•

A Norma também reserva o IE4 (Super Premium eficiêncy), um nível acima IE3 no futuro.

In 2007 a project for a new harmonized global standard for energy classes for electric motors has been initiated by IEC. The IEC 60034-30 (Ed.1.0): 2008-10 has been published in October 2008. The new classification scheme will harmonize the regional and national standards that havE been used so far.

Three commercial levels of energy efficiency are defined in IEC 60034-30:

• Premium Efficiency IE3 NEMA Premium

• High Efficiency IE2 EPAct, Eff1

• Standard efficiency IE1 Eff2

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Classes de Eficiência de motores elétricos (4 polos – 60 Hz

Potência do motor em escala logaritímica (kW)

E fi ci ên c ia N o m in a l (% )

Classes de Eficiência para motores 4 polos 60 Hz (IEC 60034-30:2008

Outros padrões de eficiência com importância local:

Brasil

NBR 5383-1 Parte 1, Máquinas Elétricas - Parte 1: Motores de indução trifásicos - testes padrão. ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, 1999: «Teste dinamométrico com medição indireta das perdas adicionais e medição direta das perdas no estator, rotor principal, e da fricção e »ventilação.

Procedimento semelhante ao IEEE e IEC 60034-2-1 112B («PLL da perda residual»).

Índia

IS 4889, o método de determinação da eficiência de máquinas elétricas rotativas. Procedimento semelhante ao velho IEC 34-2.

China

GB / T 1032, Procedimento de teste para motores de indução trifásicos.

Usado para ser semelhante ao antigo IEC 34-2, mas foi atualizado em 2004 e incluem agora os melhores procedimentos de IEEE 112B e IEC 61972 (IEC 60034-2-1).

Japão

JIS C 4212, Motores elétricos de indução de baixa tensão, gaiola e de alta eficiências, de 2000. Procedimento semelhante ao IEEE e IEC 60034-2-1 112B.

Austrália / Nova Zelândia

AS NZS 1.359,5, Máquinas eletricas rotativas - Requisitos gerais, parte 5: Motores de indução de gaiola trifásicos de gaiola - Alta eficiência e requisitos mínimos de padrões de desempenho energéticos, de 2004.

Os dois padrões referenciam procedimentos de ensaio A e B. Tabelas com diferentes eficiências são fornecidas para cada procedimento. Teste A corresponde a IEEE e IEC 61972 112B (60034-2-1) enquanto o teste B corresponde ao AS NZS 1359.102.1 que são compatíveis com o IEC agora obsoleto 34-2.

Other efficiency standards with local importance:

Brazil

NBR 5383-1 Part 1, Electric Machines – Part 1: Three-Phase Induction Motors – Standard Tests. ABNT, Brazilian Association of Technical Norms, 1999: «Dynamometric test with indirect measurement of additional losses and direct measurement of losses in stator, rotor, core and from friction and ventilation». Procedure similar to IEEE 112B and IEC 60034-2-1 («PLL from residual loss»).

India

IS 4889, Method of determination of efficiency of rotating electrical machines. Procedure similar to the old IEC 34-2.

China

GB/T 1032, Test Procedure for three-phase Induction Motors.

Used to be similar to the old IEC 34-2 but has been updated in 2004 and includes now the improved procedures of IEEE 112B and IEC 61972 (IEC 60034-2-1).

Japan

JIS C 4212, Low-voltage squirrel-cage high-efficiency inductions motors, 2000. Procedure similar to IEEE 112B and IEC 60034-2-1.

Australia / New Zealand

AS NZS 1359.5, Rotating electrical machines–General requirements, Part 5: Three-phase cage induction motors–High efficiency and minimum energy performance standards requirements, 2004.

The standard references two test procedures A and B. Different efficiency tables are given for each procedure. Test A corresponds to IEEE 112B and IEC 61972 (60034-2-1) while test B corresponds to AS NZS 1359.102.1 which is compatible with the now obsolete IEC 34-2.

Fabricantes globais agora produzem produtos de ambas IEC e NEMA que atendem ou excedem os padrões de desempenho de eficiência. Todos os produtos que atendem tanto IE3 e NEMA Premium deverão ser rotulados com os níveis de eficiência nominal mais o logotipo premium IE3 e NEMA,

se o fabricante está licenciado para usar a marca premium NEMA.

Global manufacturers now produce both IEC and NEMA products that meet or exceed efficiency performance standards. All products that meet both IE3 and NEMA Premium should be labeled with the nominal efficiency levels plus the IE3 and NEMA Premium logo, if the manufacturer is licensed to use the NEMA Premium trademark.

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2-pole 4-pole 6-pole 2-pole 4-pole 6-pole 2-pole 4-pole 6-pole

0.75 72.1 72.1 70.0 77.4 79.6 75.9 80.7 82.5 78.9 1.1 75.0 75.0 72.9 79.6 81.4 78.1 82.7 84.1 81.0 1.5 77.2 77.2 75.2 81.3 82.8 79.8 84.2 85.3 82.5 2.2 79.7 79.7 77.7 83.2 84.3 81.8 85.9 86.7 84.3 3 81.5 81.5 79.7 84.6 85.5 83.3 87.1 87.7 85.6 4 83.1 83.1 81.4 85.8 86.6 84.6 88.1 88.6 86.8 5.5 84.7 84.7 83.1 87.0 87.7 86.0 89.2 89.6 88.0 7.5 86.0 86.0 84.7 88.1 88.7 87.2 90.1 90.4 89.1 11 87.6 87.6 86.4 89.4 89.8 88.7 91.2 91.4 90.3 15 88.7 88.7 87.7 90.3 90.6 89.7 91.9 92.1 91.2 18.5 89.3 89.3 88.6 90.9 91.2 90.4 92.4 92.6 91.7 22 89.9 89.9 89.2 91.3 91.6 90.9 92.7 93.0 92.2 30 90.7 90.7 90.2 92.0 92.3 91.7 93.3 93.6 92.9 37 91.2 91.2 90.8 92.5 92.7 92.2 93.7 93.9 93.3 45 91.7 91.7 91.4 92.9 93.1 92.7 94.0 94.2 93.7 55 92.1 92.1 91.9 93.2 93.5 93.1 94.3 94.6 94.1 75 92.7 92.7 92.6 93.8 94.0 93.7 94.7 95.0 94.6 90 93.0 93.0 92.9 94.1 94.2 94.0 95.0 95.2 94.9 110 93.3 93.3 93.3 94.3 94.5 94.3 95.2 95.4 95.1 132 93.5 93.5 93.5 94.6 94.7 94.6 95.4 95.6 95.4 160 93.8 93.8 93.8 94.8 94.9 94.8 95.6 95.8 95.6 200 94.0 94.0 94.0 95.0 95.1 95.0 95.8 96.0 95.8 220 94.0 94.0 94.0 95.0 95.1 95.0 95.8 96.0 95.8 250 94.0 94.0 94.0 95.0 95.1 95.0 95.8 96.0 95.8 300 94.0 94.0 94.0 95.0 95.1 95.0 95.8 96.0 95.8 330 94.0 94.0 94.0 95.0 95.1 95.0 95.8 96.0 95.8 375 94.0 94.0 94.0 95.0 95.1 95.0 95.8 96.0 95.8

50 Hz

kW IE1 – Standard Efficiency IE2 – High Efficiency IE3 – Premium Efficiency

HP kW 2-pole 4-pole 6-pole 6-pole 2-pole 4-pole 6-pole

1 0.75 77.0 78.0 73.0 75.5 82.5 80.0 77.0 85.5 82.5 1.5 1.1 78.5 79.0 75.0 82.5 84.0 85.5 84.0 86.5 87.5 2 1.5 81.0 81.5 77.0 84.0 84.0 86.5 85.5 86.5 88.5 3 2.2 81.5 83.0 78.5 85.5 87.5 87.5 86.5 89.5 89.5 5 3.7 84.5 85.0 83.5 87.5 87.5 87.5 88.5 89.5 89.5 7.5 5.5 86.0 87.0 85.0 88.5 89.5 89.5 89.5 91.7 91.0 10 7.5 87.5 87.5 86.0 89.5 89.5 89.5 90.2 91.7 91.0 15 11 87.5 88.5 89.0 90.2 91.0 90.2 91.0 92.4 91.7 20 15 88.5 89.5 89.5 90.2 91.0 90.2 91.0 93.0 91.7 25 18.5 89.5 90.5 90.2 91.0 92.4 91.7 91.7 93.6 93.0 30 22 89.5 91.0 91.0 91.0 92.4 91.7 91.7 93.6 93.0 40 30 90.2 91.7 91.7 91.7 93.0 93.0 92.4 94.1 94.1 50 37 91.5 92.4 91.7 92.4 93.0 93.0 93.0 94.5 94.1 60 45 91.7 93.0 91.7 93.0 93.6 93.6 93.6 95.0 94.5 75 55 92.4 93.0 92.1 93.0 94.1 93.6 93.6 95.4 94.5 100 75 93.0 93.2 93.0 93.6 94.5 94.1 94.1 95.4 95.0 125 90 93.0 93.2 93.0 94.5 94.5 94.1 95.0 95.4 95.0 150 110 93.0 93.5 94.1 94.5 95.0 95.0 95.0 95.8 95.8 200 150 94.1 94.5 94.1 95.0 95.0 95.0 95.4 96.2 95.8 250 185 94.1 94.5 94.1 95.4 95.4 95.0 95.8 96.2 95.8 300 220 94.1 94.5 94.1 95.4 95.4 95.0 95.8 96.2 95.8 350 250 94.1 94.5 94.1 95.4 95.4 95.0 95.8 96.2 95.8 400 300 94.1 94.5 94.1 95.4 95.4 95.0 95.8 96.2 95.8 450 330 94.1 94.5 94.1 95.4 95.4 95.0 95.8 96.2 95.8 500 375 94.1 94.5 94.1 95.4 95.4 95.0 95.8 96.2 95.8

60 Hz

IE1 – Standard Efficiency IE2 – High Efficiency IE3 – Premium Efficiency

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REFERÊNCIAS (SOURCES)

Motor MEPS Guide Boteler | Brunner | De Almeida | Doppelbauer | Hoyt 1 st Edition, Zurich Switzerland –February 2009

Graniger.com 3-Phase Motor NEMA Premium ™ Information Guide WWW.GRAINGER.COM

WEG Motores www.weg.net Motores W 22 premium

Siemens do Brasil Catálogo de Motores ABNT mai/10

Wikipedia Premium efficiency www.en.wikipedia.org

2-pole 4-pole 6-pole 2-pole 4-pole 6-pole

1 77.0 85.5 82.5 77.0 85.5 82.5 1.5 84.0 86.5 86.5 84.0 86.5 87.5 2 85.5 86.5 87.5 85.5 86.5 88.5 3 85.5 89.5 88.5 86.5 89.5 89.5 5 86.5 89.5 89.5 88.5 89.5 89.5 7.5 88.5 91.0 90.2 89.5 91.7 91.0 10 89.5 91.7 91.7 90.2 91.7 91.0 15 90.2 93.0 91.7 91.0 92.4 91.7 20 91.0 93.0 92.4 91.0 93.0 91.7 25 91.7 93.6 93.0 91.7 93.6 93.0 30 91.7 94.1 93.6 91.7 93.6 93.0 40 92.4 94.1 94.1 92.4 94.1 94.1 50 93.0 94.5 94.1 93.0 94.5 94.1 60 93.6 95.0 94.5 93.6 95.0 94.5 75 93.6 95.0 94.5 93.6 95.4 94.5 100 93.6 95.4 95.0 94.1 95.4 95.0 125 94.1 95.4 95.0 95.0 95.4 95.0 150 94.1 95.8 95.4 95.0 95.8 95.8 200 95.0 95.8 95.4 95.4 96.2 95.8 250 95.0 95.8 95.4 95.8 96.2 95.8 300 95.4 95.8 95.4 95.8 96.2 95.8 350 95.4 95.8 95.4 95.8 96.2 95.8 400 95.8 95.8 95.8 95.8 96.2 95.8 450 95.8 96.2 96.2 95.8 96.2 95.8 500 95.8 96.2 96.2 95.8 96.2 95.8

2-pole 4-pole 6-pole 2-pole 4-pole 6-pole

250 94.5 95.0 95.0 95.0 95.0 95.0 300 94.5 95.0 95.0 95.0 95.0 95.0 350 94.5 95.0 95.0 95.0 95.0 95.0 400 94.5 95.0 95.0 95.0 95.0 95.0 450 94.5 95.0 95.0 95.0 95.0 95.0 500 94.5 95.0 95.0 95.0 95.0 95.0

Tabelas com Classes de Rendimento - NEMA PREMIUM Tables with efficiency classes: NEMA Premium

60 Hz: Induction Motors Rated 600 Volts Or Less (Random Wound)

Totalmente Fechado, Ventilação Externa

Totally Enclosed Fan-Cooled

Aberto à prova de pingos

Open Drip-Proof

Motores de Indução, 60Hz, 600 V ou menos (random wound)

60 Hz: Induction Motors Rated Medium Volts 5 kV or Less (Form Wound)

Aberto à prova de pingos

Open Drip-Proof

Totalmente fechado ventilação externa

Totally Enclosed Fan-Cooled

Motores de Indução, 60 Hz, Média Tensão, 5kV ou memos (Form Wound) HP