Energieeffizienzklassen von Elektromotoren

Energieeffizienzklassen für Elektromotoren (Niederspannungs-Drehstrommotoren) waren jahrelang nur nach einer freiwilligen Selbstverpflichtung der Motorenhersteller festgelegt. Die weltweit steigende Nachfrage nach energieeffizienten und wirkungsgradoptimierten Antrieben rief dabei eine Vielzahl an unterschiedlichen Vorschriften zur Wirkungsgradermittlung hervor. Erst 2008 wurden durch die internationale Norm IEC 60034-30 die Wirkungsgradklassen und die gesetzlichen Anforderungen an die Energieeffizienz von Niederspannungs-Drehstrommotoren global einheitlich geregelt. 

Die Energieeffizienz von Elektromotoren wird in der sogenannten internationalen Norm für Wirkungsgradklassen von Motoren IEC 60034 Teil 30 "Wirkungsgradklassifizierungen von Drehstromkäfigläufermotoren (IE-Code)" definiert. IEC steht dabei für die internationale Normungsorganisation "International Electrical Commission".

Ziel der neuen Wirkungsgrad-Klassifizierung nach IEC 60034-30-1 war die globale Vereinheitlichung der Vorschriften, um den internationalen Vergleich sowie die Zertifizierung von Elektromotoren zu erleichtern. Die neuen international genormten Energieeffizienzklassen beziehen sich dabei auf Drehstrom-Asynchronmotoren mit Käfigläufern zu deren Herstellern auch die MENZEL Elektromotoren GmbH aus Berlin zählt.

Im März 2014 wurde die neue Norm IEC 60034-30-1 veröffentlicht und ersetzt damit den Vorgänger IEC 60034-30 von 2008. Gegenüber der alten IEC Norm aus 2008, die bis dahin drei Wirkungsgradwerte für 3-Phasen Asynchronmotoren festgelegt hatte, wurde die aktualisierte Norm IEC 60034-30-1 um den Wirkungsgrad IE4 erweitert. Außerdem finden in der neuen IEC-Norm jetzt auch 8-polige Motoren sowie ein erweiterter Leistungsbereich Berücksichtigung.

Die neue Norm IEC 60034-30-1 legt für netzgespeiste Drehstrom-Asynchronmotoren folgende vier Energieeffizienzklassen bzw. IE-Wirkungsgradklassen fest. Die Kennzeichnung erfolgt in Anlehnung an die Kennzeichnung für Schutzartarten IP (International Protection) mit IE (International Efficiency): 

Elektromotoren die mit dem neuen IE Code für Energieeffizienzklassen gekennzeichnet werden, müssen auch mit dem neuen Messeverfahren gemäß IEC 60034-2-1:2007 gemessen werden. Nach diesem Messverfahren werden Zusatzverluste heute genauer ermittelt als früher.

Die IEC 60034-30-1 Wirkungsgrad-Regelung betrifft 3-phasige Drehstrom-Niederspannungsmotoren mit Käfigläufer nach folgenden Kriterien:

• Leistungsbereich: 0,12 - 1.000 kW
• Spannungsbereich: Niederspannungsmotoren bis 1.000 V
• Netzfrequenz: 50 und 60 Hz
• Anzahl der Pole: 2, 4, 6, 8
• Schutzarten: alle
• Betriebsart: S1 (Dauerlast) sowie Elektromotoren, die auf andere Betriebsarten ausgelegt sind, aber trotzdem bei Bemessungsleistung im Dauerbetrieb betrieben werden können
• Motoren mit zwei umschaltbaren Bemessungsspannungen (wenn der magnetische Fluss bei beiden Spannungen gleich ist)
• Temperaturbereich: -20°C bis +60°C
• Aufstellhöhe: Bis 4.000 m über NN

• Motoren für eine Drehzahl mit 10 oder mehr Polen, sowie Motoren, die für mehrere Drehzahlen ausgelegt sind.
• Motoren mit mechanischen Kommutatoren (wie Gleichstrommotoren)
• Motoren, die vollständig in eine Maschine integriert sind (z. B. Pumpen, Lüfter und Kompressoren) und praktisch nicht eigenständig geprüft werden können
• Motoren mit integrierten Frequenzumrichtern (Kompaktantriebe), wenn der Motor nicht getrennt vom Umrichter geprüft werden kann (in separater Norm definiert)
• Unterwassermotoren, die speziell dafür ausgelegt sind, dass sie komplett in Flüssigkeiten eingetaucht betrieben werden können
• Explosionsgeschütze Motoren und Bremsmotoren

Elektrischen Antrieben kommt beim Thema Energie- und Ressourcenschonung eine besondere Schlüsselrolle zu. Schließlich entfallen ca. 2/3 des industriellen Energieverbrauchs auf Maschinen, die mit Elektromotoren angetrieben werden. Klar, dass immer höhere Anforderungen an die Energieeffizienz von Elektromotoren gestellt werden.

Die Effizienz eines Elektromotors wird über seinen Wirkungsgrad beschrieben. Global einheitliche Wirkungsgrad-Klassifizierungen machen heute den internationalen Handel und die Vergleichbarkeit von Niederspannungs-Asynchronmotoren leichter. Doch der Weg zu einer einheitlichen Norm und gesetzlichen Anforderung an deren Energieeffizienz war lang.

Von der EFF-Nomenklatur zur IE-Nomenklatur - Hintergrundinformationen

Wie kam es zur Umstellung von der alten EFF-Nomenklatur zur IE-Nomenklatur? Niederspannungs-Drehstrommotoren wurden bis vor wenigen Jahren in Europa auf Basis des Voluntray Agreements (CEMEP) in verschiedene Effizienz- bzw. Wirkungsgradklassen eingeteilt. Diese hießen damals EFF3, EFF2 und EFF1 und waren nur ein freiwilliges EU-Abkommen. Die nach wie vor sehr unterschiedlichen Vorschriften zur Wirkungsgradermittlung in den einzelnen Ländern machten den Handel für auf dem Weltmarkt produzierende Motoren Hersteller weiter schwierig.

Um das zu ändern, führte die International Electrotechnical Commission (IEC) die Norm IEC 60034 für energieeffiziente Motoren ein. Damit sollte eine einheitliche, globale Basis geschaffen werden, um eine vergleichbare Bewertung der einzelnen Niederspannungs-Asynchronmotoren zu ermöglichen. So wurde die Umstellung vom EFF-Code zu einheitlichen IE-Code eingeläutet und der internationale Vergleich bzw. die Zertifizierung von Elektromotoren wurden wesentlich erleichtert.

Die neuen und alten Wirkungsgradklassen im Vergleich

Der wesentliche Unterschied zw. den beiden Wirkungsgradklassen EFF und IE liegt im Verfahren zu deren Ermittlung. Vergleicht man die Werte direkt am selben Motor, dann kann man davon ausgehen, dass sich der nach neuem Messverfahren ermittelte Wirkungsgrad reduziert. 

Neben reinen Leistungs- und Energieeffi zienzdaten gibt es eine Vielzahl weiterer Gründe, sich für Niederspannungs-Drehstrommotoren von MENZEL Elektromotoren zu entscheiden. Gern stellen wir Ihnen unser Produktportfolio in einem persönlichen Gespräch vor.