COMPARISON OF ENERGY CONSUMPTION OF VARIOUS ELECTRICAL MOTORS OPERATING IN A PUMPING UNIT
Purpose. Comparative analysis of energy consumption of various types electric motors in fixed speed centrifugal industrial pump applications is carried out. The purpose of the analysis is to choose the most efficient motor in the considered application. It is assumed that hydraulic flow of the pump...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine”
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/2074-272X.2020.1.03 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Репозитарії
Electrical Engineering & Electromechanics| id |
eiekhpieduua-article-195837 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Electrical Engineering & Electromechanics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
центробежные насосы асинхронные электродвигатели синхронные электродвигатели с прямым пуском и постоянными магнитами класс энергоэффективности коэффициент полезного действия дроссельное регулирование 621.313 centrifugal pump induction motor line-start permanent magnet synchronous motor (LSPMSM) efficiency class energy efficiency throttle control 621.313 |
| spellingShingle |
центробежные насосы асинхронные электродвигатели синхронные электродвигатели с прямым пуском и постоянными магнитами класс энергоэффективности коэффициент полезного действия дроссельное регулирование 621.313 centrifugal pump induction motor line-start permanent magnet synchronous motor (LSPMSM) efficiency class energy efficiency throttle control 621.313 Goman, V. V. Oshurbekov, S. Kh. Kazakbaev, V. M. Prakht, V. A. Dmitrievskii, V. A. COMPARISON OF ENERGY CONSUMPTION OF VARIOUS ELECTRICAL MOTORS OPERATING IN A PUMPING UNIT |
| topic_facet |
центробежные насосы асинхронные электродвигатели синхронные электродвигатели с прямым пуском и постоянными магнитами класс энергоэффективности коэффициент полезного действия дроссельное регулирование 621.313 centrifugal pump induction motor line-start permanent magnet synchronous motor (LSPMSM) efficiency class energy efficiency throttle control 621.313 |
| format |
Article |
| author |
Goman, V. V. Oshurbekov, S. Kh. Kazakbaev, V. M. Prakht, V. A. Dmitrievskii, V. A. |
| author_facet |
Goman, V. V. Oshurbekov, S. Kh. Kazakbaev, V. M. Prakht, V. A. Dmitrievskii, V. A. |
| author_sort |
Goman, V. V. |
| title |
COMPARISON OF ENERGY CONSUMPTION OF VARIOUS ELECTRICAL MOTORS OPERATING IN A PUMPING UNIT |
| title_short |
COMPARISON OF ENERGY CONSUMPTION OF VARIOUS ELECTRICAL MOTORS OPERATING IN A PUMPING UNIT |
| title_full |
COMPARISON OF ENERGY CONSUMPTION OF VARIOUS ELECTRICAL MOTORS OPERATING IN A PUMPING UNIT |
| title_fullStr |
COMPARISON OF ENERGY CONSUMPTION OF VARIOUS ELECTRICAL MOTORS OPERATING IN A PUMPING UNIT |
| title_full_unstemmed |
COMPARISON OF ENERGY CONSUMPTION OF VARIOUS ELECTRICAL MOTORS OPERATING IN A PUMPING UNIT |
| title_sort |
comparison of energy consumption of various electrical motors operating in a pumping unit |
| title_alt |
СРАВНЕНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ, РАБОТАЮЩИМИ В СОСТАВЕ НАСОСНОГО АГРЕГАТА |
| description |
Purpose. Comparative analysis of energy consumption of various types electric motors in fixed speed centrifugal industrial pump applications is carried out. The purpose of the analysis is to choose the most efficient motor in the considered application. It is assumed that hydraulic flow of the pump is adjusted by throttling. The rated power of the pump unit is 2.2 kW. Direct on line motors of various energy efficiency classes from various manufacturers are considered: induction motors with permanent magnets on the rotor of IE4 class and squirrel cage induction motors of IE3 and IE4 classes. Methodology. Assessment of energy consumption of the motors is carried out based on the catalogue data from manufacturers of the pump and the motors. Pump hydraulic equations, interpolation of motor catalogue data and statistical data are also used. Results. The following values have been obtained: annual and daily energy consumption of the motors and electricity cost savings comparing with the least effective motor considered. Practical value. The following practical consideration are presented based on the theoretical results: choosing the motor based only on its IE efficiency class according to IEC 60034-30-1 is not enough to ensure the minimum energy consumption of pump units with variable flow during the load cycle. In addition, the energy consumption may be higher in the case of permanent magnet motors of IE4 class in comparison with induction motors of IE4 or even IE3 class. Therefore, it is necessary to take into account efficiency of the motors at underload and it is needed to calculate the energy consumption during the actual load cycle. It should be noted, that the existing approach based on the Energy Efficiency Index (EEI) calculation does not provide information about absolute values of energy savings and cost savings, in contrast to the described approach. While choosing motors to run in the considered application it is also important to take into account that the motors with permanent magnets on the rotor have significantly higher price and very restricted starting capabilities comparing with induction motors. In addition, the production of rare earth magnets causes a significant environmental damage. |
| publisher |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine” |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://eie.khpi.edu.ua/article/view/2074-272X.2020.1.03 |
| work_keys_str_mv |
AT gomanvv comparisonofenergyconsumptionofvariouselectricalmotorsoperatinginapumpingunit AT oshurbekovskh comparisonofenergyconsumptionofvariouselectricalmotorsoperatinginapumpingunit AT kazakbaevvm comparisonofenergyconsumptionofvariouselectricalmotorsoperatinginapumpingunit AT prakhtva comparisonofenergyconsumptionofvariouselectricalmotorsoperatinginapumpingunit AT dmitrievskiiva comparisonofenergyconsumptionofvariouselectricalmotorsoperatinginapumpingunit AT gomanvv sravnenieénergopotrebleniârazličnymiélektrodvigatelâmirabotaûŝimivsostavenasosnogoagregata AT oshurbekovskh sravnenieénergopotrebleniârazličnymiélektrodvigatelâmirabotaûŝimivsostavenasosnogoagregata AT kazakbaevvm sravnenieénergopotrebleniârazličnymiélektrodvigatelâmirabotaûŝimivsostavenasosnogoagregata AT prakhtva sravnenieénergopotrebleniârazličnymiélektrodvigatelâmirabotaûŝimivsostavenasosnogoagregata AT dmitrievskiiva sravnenieénergopotrebleniârazličnymiélektrodvigatelâmirabotaûŝimivsostavenasosnogoagregata |
| first_indexed |
2024-06-01T14:39:27Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:39:27Z |
| _version_ |
1800670038051520512 |
| spelling |
eiekhpieduua-article-1958372020-02-25T19:53:23Z COMPARISON OF ENERGY CONSUMPTION OF VARIOUS ELECTRICAL MOTORS OPERATING IN A PUMPING UNIT СРАВНЕНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ, РАБОТАЮЩИМИ В СОСТАВЕ НАСОСНОГО АГРЕГАТА Goman, V. V. Oshurbekov, S. Kh. Kazakbaev, V. M. Prakht, V. A. Dmitrievskii, V. A. центробежные насосы асинхронные электродвигатели синхронные электродвигатели с прямым пуском и постоянными магнитами класс энергоэффективности коэффициент полезного действия дроссельное регулирование 621.313 centrifugal pump induction motor line-start permanent magnet synchronous motor (LSPMSM) efficiency class energy efficiency throttle control 621.313 Purpose. Comparative analysis of energy consumption of various types electric motors in fixed speed centrifugal industrial pump applications is carried out. The purpose of the analysis is to choose the most efficient motor in the considered application. It is assumed that hydraulic flow of the pump is adjusted by throttling. The rated power of the pump unit is 2.2 kW. Direct on line motors of various energy efficiency classes from various manufacturers are considered: induction motors with permanent magnets on the rotor of IE4 class and squirrel cage induction motors of IE3 and IE4 classes. Methodology. Assessment of energy consumption of the motors is carried out based on the catalogue data from manufacturers of the pump and the motors. Pump hydraulic equations, interpolation of motor catalogue data and statistical data are also used. Results. The following values have been obtained: annual and daily energy consumption of the motors and electricity cost savings comparing with the least effective motor considered. Practical value. The following practical consideration are presented based on the theoretical results: choosing the motor based only on its IE efficiency class according to IEC 60034-30-1 is not enough to ensure the minimum energy consumption of pump units with variable flow during the load cycle. In addition, the energy consumption may be higher in the case of permanent magnet motors of IE4 class in comparison with induction motors of IE4 or even IE3 class. Therefore, it is necessary to take into account efficiency of the motors at underload and it is needed to calculate the energy consumption during the actual load cycle. It should be noted, that the existing approach based on the Energy Efficiency Index (EEI) calculation does not provide information about absolute values of energy savings and cost savings, in contrast to the described approach. While choosing motors to run in the considered application it is also important to take into account that the motors with permanent magnets on the rotor have significantly higher price and very restricted starting capabilities comparing with induction motors. In addition, the production of rare earth magnets causes a significant environmental damage. Цель. Сравнительный анализ энергопотребления электродвигателей разных типов и классов энергоэффективности в электроприводе центробежного насоса мощностью 2,2 кВт системы водоснабжения с дроссельным регулированием. Сравнивались синхронные электродвигатели с прямым пуском и постоянными магнитами на роторе класса энергоэффективности IE4 и асинхронные электродвигатели классов энергоэффективности IE4 и IE3 различных производителей. Методика. Расчет энергопотребления проводился на основе данных насоса и электродвигателей, предоставляемых производителями, и включал в себя расчет энергопотребления центробежным насосом в типовом рабочем цикле, предполагающем работу с пониженными нагрузками в течение продолжительного времени. Результат. Получены расчетные данные по суточному и годовому энергопотреблению рассмотренных электродвигателей в типовом рабочем цикле насоса, годовая стоимость электроэнергии исходя из среднеевропейского тарифа, экономия в денежном выражении относительно наихудшего электродвигателя из рассмотренных. Практическое значение. Показано, что выбор электродвигателя по КПД при номинальной нагрузке, то есть фактически на основе присвоенного в соответствии со стандартом IEC 60034-30-1 класса энергоэффективности IE, не приводит к минимальному энергопотреблению центробежного насосного агрегата с переменной подачей в течение типового рабочего цикла. Также показано, что применение в насосных агрегатах с переменным расходом синхронных электродвигателей с прямым пуском и постоянными магнитами класса IE4 в ряде случаев приводит к большему энергопотреблению, чем применение асинхронных электродвигателей класса IE4, а иногда и класса IE3. Таким образом, при выборе класса энергоэффективности электродвигателя как для насосного агрегата, так и для любого другого механизма, работающего значительное время при пониженных нагрузках, следует проводить расчет энергопотребления на основании данных о типовом рабочем цикле либо экспериментальных данных. При этом существующий подход, основанный на определении индекса энергетической эффективности EEI, не дает информации об экономии электроэнергии в натуральном и стоимостном выражениях, в отличие от описанного в работе подхода. При выборе электродвигателя по принципу действия следует учитывать помимо энергопотребления, то, что синхронные электродвигатели с постоянными магнитами имеют большую стоимость, чем асинхронные электродвигатели, имеются трудности их запуска при значительном моменте инерции, а получение магнитов из редкоземельных металлов сопряжено со значительным экологическим ущербом. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine” 2020-02-21 Article Article application/pdf application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/2074-272X.2020.1.03 10.20998/2074-272X.2020.1.03 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 1 (2020); 16-24 Электротехника и Электромеханика; № 1 (2020); 16-24 Електротехніка і Електромеханіка; № 1 (2020); 16-24 2309-3404 2074-272X en uk http://eie.khpi.edu.ua/article/view/2074-272X.2020.1.03/196651 http://eie.khpi.edu.ua/article/view/2074-272X.2020.1.03/196652 Copyright (c) 2020 V. V. Goman, S. Kh. Oshurbekov, V. M. Kazakbaev, V. A. Prakht, V. A. Dmitrievskii https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |