nouvelles normes et directives de rendement

4345 fr - 2009.09 / b
NOUVELLES NORMES ET DIRECTIVES DE
RENDEMENT APPLICABLES AUX MOTEURS
À INDUCTION TRIPHASÉS À CAGE
PRÉAMBULE
De nombreuses normes ou règles sont actuellement utilisées pour la
définition des rendements des moteurs électriques (NEMA, EPAct,
NRCan, CEMEP, COPANT, AS/NZS, etc, …), d’autres sont à l’étude.
Il devient de plus en plus difficile pour les constructeurs de concevoir
des moteurs pour un marché global et pour les utilisateurs de
comprendre les différences et les similitudes des normes entre pays.
La norme CEI 60034-30 définit le principe qui sert de règle et apporte
une harmonisation globale des classes de rendement énergétique des
moteurs électriques dans le monde.
La directive 2005/32/CE (6 Juillet 2005) du Parlement Européen
a établi un cadre pour la fixation des éxigences en matière d’écoconception, applicables aux “produits consommateurs d’énergie”.
Ces produits sont regroupés par lot. Les moteurs font partie du lot 11 du
programme d’éco-conception, ainsi que les pompes, les ventilateurs et
les circulateurs.
La directive Européenne EuP - lot 11 a été votée en Juillet 2009.
Elle s’appuie sur la norme CEI 60034-30 pour définir les classes de
rendement qui devront obligatoirement être utilisées dans le futur.
Elle précise et planifie dans le temps les niveaux de rendement à
atteindre pour les machines vendues sur le marché européen.
2
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
SOMMAIRE
■ Nouvelle norme pour la mesure du rendement des moteurs
électriques : CEI 60034-2-1 ................................................ 5
■ Nouvelle norme de classification du rendement des moteurs
électriques : CEI 60034-30 (septembre 2008)..................... 6
■ Directive européenne EuP / Energy using Product (été 2009)
............................................................................................. 8
■ Principaux standards dans le monde et gammes concernées
............................................................................................. 9
■ FAQ.................................................................................... 10
■ Tableau récapitulatif des champs d’application de la norme et
de la directive..................................................................... 12
■ Tableau des séries Leroy-Somer concernées par la norme et
la directive ......................................................................... 13
■ Tableaux des valeurs de rendements assignés................. 14
■ Conclusion ........................................................................ 16
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
3
4
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
■ Nouvelle norme pour la mesure du rendement des
moteurs électriques : CEI 60034-2-1 (Septembre 2007)
NORME EXISTANTE
CEI 60034-2 de 1972, encore utilisée, applicable jusqu’en novembre
2010
• Méthode directe1 pour tous moteurs monophasés et triphasés
- forfait pour les pertes supplémentaires = 0.5% Pab
NOUVELLE NORME
CEI 60034-2-1 de septembre 2007 généralement utilisée à partir de
2009
• MONO et TRI ≤ 1 kW
- méthode préférentielle2 = méthode directe
• TRI > 1 kW
- méthode préférentielle2 = méthode de sommation des pertes
avec le total des pertes supplémentaires mesurées
Remarques :
• La nouvelle norme de mesure du rendement est très peu utilisée
sur le marché européen. Elle commencera à se généraliser courant
2009. Elle est très proche de la méthode IEEE 112-B utilisée en
Amérique du Nord.
• La norme de mesure étant différente, cela veut dire que pour un
même moteur, la valeur assignée sera différente (généralement plus
faible) avec la CEI 60034-2-1. Exemple d’un moteur LSES de 22 kW
4P :
- suivant CEI 60034-2 = 92.6%
- suivant CEI 60034-2-1 = 92.3%
Méthode dans laquelle la puissance mécanique d’une machine est
déterminée par la mesure du couple sur l’arbre et de la vitesse. La puissance
électrique est mesurée pendant le même essai.
1
Plusieurs méthodes étant proposées, pour des raisons de simplicité, les
moteurs de hauteur d’axe 56-63-71 sont mesurés avec la méthode directe et
ceux des hauteurs d’axe supérieures avec la méthode de la sommation des
pertes.
2
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
5
■ Nouvelle norme de classification du rendement des
moteurs électriques : CEI 60034-30 (Septembre 2008)
Concerne : moteurs à induction, triphasés à cage, mono-vitesse
(cette norme ne concerne pas les moteurs à aimants).
• Un ≤ 1000 V
• Pn de 0.75 à 375 kW
• 2, 4 et 6 pôles
• Service S1 ou S3 avec FM ≥ 80%
• Fréquence 50 et 60 Hz
• Sur réseau
• Tous types de fixation, bout d’arbre, accessoires
• Tous les IP1x à 6x et IC0x à 4x
Non concernés :
•Moteurs spécifiquement conçus pour la vitesse variable suivant CEI
60034-25 (essentiellement isolation renforcée)
•Moteurs totalement intégrés dans une machine et qui ne peuvent pas
être testés séparément (comme rotor/stator).
Trois classes de rendement :
• IE1 = rendement niveau STANDARD
• IE2 = rendement niveau HAUT
• IE3 = rendement niveau PREMIUM
Caractéristiques
Description
Définition
IE1
Standard
comparable à eff2
IE2
High
comparable à eff1 et EPAct’92
IE3
Premium
comparable à EPAct’05
IE4
Super premium
Projet
Cette norme ne fait que définir les classes de rendement et leurs
modalités.
C’est à chaque pays de définir ensuite les classes de rendement
souhaitées et le champ exact d’application.
6
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
Remarques :
Une quatrième classe est à l’étude :
IE4 = rendement SUPER PREMIUM.
La spécification technique CEI 60034-31 fixera les niveaux de
rendement pour les moteurs utilisés en vitesse variable. Les valeurs
assignées ne concerneront que les moteurs. La valeur du rendement
sera fixée pour un couple dans une plage de vitesse donnée.
Une fois validée, elle intégrera la CEI 60034-30 qui sera étendue aux
moteurs synchrones à aimants permanents (Dynéo).
Les valeurs indiquées dans la norme pour définir la classe de
rendement sont des valeurs minimum. Il n’y a pas de tolérance sur
celles-ci.
La méthode de mesure du rendement d’un moto-variateur (moteur +
variateur) sera incluse dans la future norme CEI 60034-2-3.
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
7
■ Directive Européenne EuP
Concerne : les moteurs définis dans la norme CEI 60034-30.
Obligation de mettre sur le marché des moteurs hauts rendements :
Classe IE 2 à compter du 16 juin 2011
Classe IE 31 à compter du 1er janvier 2015 pour puissance de 7.5 à
375 kW
Classe IE 31 à compter du 1er janvier 2017 pour puissance de 0.75 à
375 kW
La commission européenne travaille actuellement pour définir les
valeurs de rendement mini des variateurs.
Second semestre 2009, Leroy-Somer commencera à plaquer les
moteurs de 1,1 à 90 kW des gammes LS et LSES 2 et 4 pôles selon
la CEI 60034-30. Les gammes FLS / FLES suivront sous peu.
Les autres puissances des gammes LS et FLS seront prises en
compte à partir de début 2010; les 6 pôles début 2011
A partir de janvier 2011, de nouvelles gammes de moteurs à haut
rendement seront progressivement introduites sur le marché (IE2 puis
IE3).
Ne sont pas concernés :
- Moteurs conçus pour fonctionner entièrement immergés dans un
liquide
- Moteurs entièrement intégrés dans un autre produit (rotor/stator)
- Moteurs conçus pour fonctionner
• Altitude > 1000 m
• Température d’air ambiant > 40°C
• Température maximum de fonctionnement > 400°C
• Température d’air ambiant < -15°C ou < 0°C pour moteurs
refroidis par air
• temprature d’eau de refroidissement à l’entrée du produit < 5°C
ou > 25°C
- moteurs de sécurité suivant directive ATEX 94/9/EC
- moteurs frein
- moteurs embarqués (route, rail, eau)
1
8
ou moteur IE2 + variateur
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
NBR 5383-1 part 1
Brazil
MKE’s
oui
oui
oui
oui
oui
oui
1 juillet 2008
1 janvier 2010
EPAct
1 janvier 1997
NEMA Premium 1 janvier 2011
EPAct
1 janvier 1997
NEMA Premium 1 janvier 2011
Minimum Efficiency Performance Standards
European Comittee of Manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics
Energy using Product
Energy Policy Act
Natural Resources Canada
Ministry of Knowledge Economy’s
Institute of Electrical and Electronics Engineers
International Electrotechnical Commission
Canadian Standards Association
NOM 016 ENER 1977
NOM 016 ENER 2002
Mexico
MEPS
CEMEP
EuP
EPAct
NRCan
MKE’s
IEEE
CEI / CEI
CSA
KS C CEI 61972 CEI 60034-2-1
Korea
oui
*IE3 ou IE2 + variateur
IE 1 = standard efficiency
IE 2 = high efficiency
IE 3 = premium efficiency
2,4 & 6P 45 à 200 kW IP55 et IP23
2,4 & 6P 0,75 à 200 kW IP55 et IP23
2,4,6 & 8P 0,75 à 400 kW IP55 et 23
2,4,6 & 8P 0,75 à 350 kW IP55 et 23
2,4,6 & 8P 0,75 à 400 kW IP55 et 23
2,4,6 & 8P 0,75 à 350 kW IP55 et 23
2,4,6 & 8P 0,75 à 185 kW
DATE
OBLIGATION
GAMMES CONCERNÉES
1 janvier 2008
non
2 & 4P 1,1 à 90 kW IP55
16 juin 2011
2,4 & 6P 0,75 à 375 kW IP55 et IP23
1 janvier 2015
oui
2,4 & 6P 7,5 à 375 kW IP55 et IP23
1 janvier 2017
2,4 & 6P 0,75 à 375 kW IP55 et IP23
1 janvier 2006
oui
2 & 4P 1,1 à 90 kW IP55
1 janvier 1997
oui
2,4,6 & 8P 0,75 à 400 kW IP55 et 23
1 janvier 2011
oui
2,4,6 & 8P 0,75 à 350 kW IP55 et 23
1 janvier 1997
oui
2,4,6 & 8P 0,75 à 150 kW IP55 et 23
1 janvier 2011
oui
2,4,6 & 8P 0,75 à 375 kW IP55 et 23
1 octobre 2008
non
2,4 & 6P 0,55 à 315 kW IP55
1 juillet 2011
oui
2,4 & 6P 0,55 à 315 kW IP55
1 octobre 2008
non
2,4 & 6P 4 à 315 kW IP55
1 avril 2006
LABEL
EFF 2/1
IE2
Europe
CEI 60034-2-1 / CEI 60034-30
EuP
IE3
IE3
Israël
CEI 60034-2
EFF1
EPAct’92
EPAct
USA
IEEE 112- B
EPAct’05 NEMA Premium
EPAct
Canada
CAN/CSA-C390-93
NRCan
NEMA Premium
Grade 3
GB/T
Grade 2
China
GB 18613-2005
1032
Grade 1
AS NZS 1359.5-2000
Australia
Methode A (IEEE112-B)
MEPS
New Zealand
Methode B (CEI 60034-2)
PAYS / ZONE NORME ou RÉGLEMENTATION NOM
CEI 60034-2
CEMEP
Eff1 ou IE2
Eff1 ou IE2
Eff1 ou IE2
IE3
Eff1 ou IE2
IE3
Eff1 ou IE2
Eff1 ou IE2
PRODUITS
Eff2 ou Eff1
IE2
IE2 + IE3*
IE3*
Eff1 ou IE2
Eff1 ou IE2
IE3
Eff1 ou IE2
IE3
IE1
IE2
IE3
■ Principaux standards dans le monde et gammes concernées
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
9
■ FAQ
Le plaquage des moteurs va-t-il changer ?
La norme de mesure des rendements n’apporte aucun changement
sur la plaque. En revanche, l’application de la norme CEI 60034-30
implique quelques modifications. Les deux plus importantes sont la
valeur du rendement suivi de la classe correspondante (IE1, IE2, IE3)
qui doivent être plaquées. La directive impose également que l’année
de fabrication soit plaquée (en clair ou codée).
À compter de Septembre 2009, les moteurs concernés par l’ancien
accord CEMEP (aujourd’hui Eff1 et Eff2) seront plaqués avec le
niveau Eff + la classe IE correspondante.
Y-aura-t-il un logo spécifique type “eff1“ ?
La norme et la directive ne prévoient pas de logo spécifique. En
revanche, les classes de rendement seront distinctement spécifiées
sur les plaques signalétiques des moteurs concernés.
Le 16 juin 2011, les constructeurs devront obligatoirement
proposer en Europe des moteurs de classe IE2. Serons-nous
prêts ?
Nous sommes dès aujourd’hui en mesure de fournir des moteurs IP55
de classe IE2 de 0,75 à 375 kW en 2 et 4 pôles. Il s’agit des moteurs
LSES/FLSES développés pour l’accord CEMEP “eff1” et pour certains
marchés complémentaires comme “ECA” en Angleterre.
Les moteurs IP55 - 6P ainsi que les IP23 - 2,4 et 6P sont déjà en
cours d’étude pour être prêts suivant le calendrier.
10
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
■ FAQ
Les moteurs ATEX sont-ils concernés ?
Oui, par la CEI.
Non par la directive.
Les moteurs de désenfumage sont-ils concernés ?
Oui, par la CEI, avec des réserves.
Oui par la directive pour température de désenfumage ≤ 400°C.
Quels services associés ?
Nous mettrons en place les services qui correspondent aux
nouveaux “standards”, à savoir DG/CMR/FDC.
Les moteurs couverts par la CEI 60034-30 peuvent-ils être
utilisés en V.V ?
Oui, mais dans cette application, le rendement assigné n’est pas
supposé s’appliquer car la forme d’ondes de tension et de courant
créés par le variateur ne sont pas sinusoïdales. L’alimentation par
variateur induit donc des pertes supplémentaires dans le moteur.
Elles sont estimées à 20%, selon spécification 60034-17, de ces
pertes totales. Ces pertes impactent directement le rendement
“affiché” du moteur.
Les moteurs à aimants ne sont pas concernés par la norme actuelle
et par la directive.
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
11
■ Tableau récapitulatif des champs d’application de la CEI et de
la directive
Catégories
Moteurs std 2, 4, 6 P
0.75….375 kW S1
IP1x, à 6x
Moteurs totalement intégrés
ne pouvant être testés
séparément
ATEX, moteurs frein
2,4, 6 P
0.75….375 kW S1
IP4x, 5x, 6x
Moteurs std + accessoires
(réducteur, VF, codeur ….)
Moteurs haute temperature
pour extraction de fumée ≤
400°C
Moteurs service court S2, ou
Service internitant S3, S4, S…
Autres moteurs
spéciaux pour variateurs
(PM, multi-vitesses, …)
Moteurs pour
réfrigération embarquée
Moteurs pour réducteurs
(MI ou MU)
12
Concernés
CEI 60034-30
Concernés
EuP
oui
oui
non
non
oui
(mesures sans
accessoire)
oui
non
oui
(mesures sans
accessoire)
(mesures sans
accessoire)
oui
oui
non
non
non
non
oui
non
oui
oui
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
■ Tableau récapitulatif des gammes Leroy-somer concernées
par la CEI et la directive
Catégories
(F)LS 2, 4 et 6P
(F)LS 8P et plus
(F)LS multi-vitesses
(F)LSES
(F)LSMV
PLS
FLSB et PB
CPLS
(F)LSE 2, 4 et 6P
(F)LSN 2, 4 et 6P
FLSD
(F)LSHT 2, 4 et 6P
(F)LSHT 8P et plus
(F)LSHT multi-vitesses
(F)LS 85°, 135°, 150°
LSMO
Moteur + option Varmeca
Rotor / Stator
Moteurs frein
LSRPM
HPM
LSK
Concernés
CEI 60034-30
oui
non
non
oui
oui
oui
non
non
oui
oui
oui
oui
non
non
non
oui
oui
non
oui
non
non
non
Concernés
EuP
oui
non
non
oui
oui
oui
non
non
oui
non
non
oui
non
non
non
oui
oui
non
non
non
non
non
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
13
14
87,6
88,7
89,3
89,9
90,7
91,2
91,7
87,6
88,7
89,3
89,9
90,7
91,2
91,7
11
15
18,5
22
30
37
45
93,3
93,5
93,8
94,0
93,3
93,5
93,8
94,0
110
132
160
200 à 375
93,0
86,0
86,0
7,5
93,0
84,7
84,7
5,5
90
83,1
83,1
4
92,1
81,5
81,5
3
92,7
79,7
79,7
2,2
92,1
77,2
77,2
1,5
92,7
75,0
75,0
1,1
55
72,1
72,1
0,75
75
4 pôles
94,0
93,8
93,5
93,3
92,9
92,6
91,9
91,4
90,8
90,2
89,2
88,6
87,7
86,4
84,7
83,1
81,4
79,7
77,7
75,2
72,9
70,0
6 pôles
IE-1 rendement niveau “STANDARD”
2 pôles
kW
95,0
94,8
94,6
94,3
94,1
93,8
93,2
92,9
92,5
92,0
91,3
90,9
90,3
89,4
88,1
87,0
85,8
84,6
83,2
81,3
79,6
77,4
2 pôles
95,1
94,9
94,7
94,5
94,2
94,0
93,5
93,1
92,7
92,3
91,6
91,2
90,6
89,8
88,7
87,7
86,6
85,5
84,3
82,8
81,4
79,6
4 pôles
95,0
94,8
94,6
94,3
94,0
93,7
93,1
92,7
92,2
91,7
90,9
90,4
89,7
88,7
87,2
86,0
84,6
83,3
81,8
79,8
78,1
75,9
6 pôles
IE-2 rendement niveau “HAUT”
50 Hz
95,8
95,6
95,4
95,2
95,0
94,7
94,3
94,0
93,7
93,3
92,7
92,4
91,9
91,2
90,1
89,2
88,1
87,1
85,9
84,2
82,7
80,7
96,0
95,8
95,6
95,4
95,2
95,0
94,6
94,2
93,9
93,6
93,0
92,6
92,1
91,4
90,4
89,6
88,6
87,7
86,7
85,3
84,1
82,5
4 pôles
95,8
95,6
95,4
95,1
94,9
94,6
94,1
93,7
93,3
92,9
92,2
91,7
91,2
90,3
89,1
88,0
86,8
85,6
84,3
82,5
81,0
78,9
6 pôles
IE-3 rendement niveau “PREMIUM”
2 pôles
■ Tableau des valeurs de rendements assignés (50Hz)
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
93,0
93,2
93,2
93,5
94,5
94,5
92,4
93,0
93,0
93,0
94,1
94,1
90
110
150
185 à 375
91,0
89,5
22
75
90,5
89,5
18,5
55
89,5
88,5
15
93,0
88,5
87,5
11
91,7
87,5
87,5
7,5
45
87,0
86,0
5,5
91,7
85,0
84,5
3,7
92,4
83,0
81,5
2,2
90,2
81,5
81,0
1,5
91,5
79,0
78,5
1,1
37
78,0
77,0
0,75
30
4 pôles
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
94,1
94,1
94,1
93,0
93,0
92,1
91,7
91,7
91,7
91,0
90,2
89,5
89,0
86,0
85,0
83,5
78,5
77,0
75,0
73,0
6 pôles
IE-1 rendement niveau “STANDARD”
2 pôles
kW
95,4
95,0
94,5
94,5
93,6
93,0
93,0
92,4
91,7
91,0
91,0
90,2
90,2
89,5
88,5
87,5
85,5
84,0
82,5
75,5
2 pôles
95,4
95,0
95,0
94,5
94,5
94,1
93,6
93,0
93,0
92,4
92,4
91,0
91,0
89,5
89,5
87,5
87,5
84,0
84,0
82,5
4 pôles
95,0
95,0
95,0
94,1
94,1
93,6
93,6
93,0
93,0
91,7
91,7
90,2
90,2
89,5
89,5
87,5
87,5
86,5
85,5
80,0
6 pôles
IE-2 rendement niveau “HAUT”
60 Hz
95,8
95,4
95,0
95,0
94,1
93,6
93,6
93,0
92,4
91,7
91,7
91,0
91,0
90,2
89,5
88,5
86,5
85,5
84,0
77,0
96,2
96,2
95,8
95,4
95,4
95,4
95,0
94,5
94,1
93,6
93,6
93,0
92,4
91,7
91,7
89,5
89,5
86,5
86,5
85,5
4 pôles
95,8
95,8
95,8
95,0
95,0
94,5
94,5
94,1
94,1
93,0
93,0
91,7
91,7
91,0
91,0
89,5
89,5
88,5
87,5
82,5
6 pôles
IE-3 rendement niveau “PREMIUM”
2 pôles
■ Tableau des valeurs de rendements assignés (60Hz)
15
CONCLUSION
D’ores et déjà, Leroy-Somer dispose des gammes de moteurs à hauts
rendements, conformes aux classes IE1 et IE2.
En ce qui concerne la classe IE3, les développements sont en cours.
Il est important de noter que les plus grands gains de rendement sont
obtenus en analysant et en optimisant l’ensemble du système.
L’approche systèmique permet un gain d’économie d’énergie très
souvent supérieur à 40%. De plus, Leroy-Somer propose déjà des
entraînements qui sont d’une classe de rendement supérieure ou égale
à la future IE4 (gamme Dyneo de moteurs à aimants permanents)
16
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
NOTES
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
17
NOTES
18
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
NOTES
Nouvelles normes et directives de rendement des moteurs Leroy-Somer
19
www.leroy-somer.com