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高效能時代的新工業革命─高效率馬達

2014/10/05 經濟部能源局 點閱人次: 3965

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撰文/曾君儒 圖片提供/工研院機械與系統研究所

機械無論再怎麼精密、再怎樣先進,若是失去了它的動力來源─馬達,也不過只是一堆無法作用的金屬零件。

被喻為「工業心臟」的馬達,除了實質產生動力的重要地位外,它的耗能竟也居工業設備之冠。根據經濟部能源局統計資料顯示,2007 年工業用電達1,172 億度,其中馬達用電就占了約820 億度,幾乎為工業總用電量的百分之70;換句話說,如果馬達的用電量可以縮減,那工業部門耗能的比例也會大幅下降。

節能省錢高效率,三個願望一次滿足

馬達的效率越高,能省下的能源費用也就越多,而產業的生產力也將因此大幅提升,因此如何改善馬達動力系統,已是國際間工業界推動節能的基礎問題。國際間馬達效率標準可分為IE1(Standard,標準)、IE2(High,高)、IE3(Premium,優級)與IE4(Super Premium,超優級)。

工業用的感應馬達,正常情況下使用壽命可達20年,而馬達每年所需要的運轉電費是其購買成本的5 至11 倍,因此,一顆馬達的使用成本比起當年購置的價格,可以高出近數百倍。我們舉一般馬達與效率等級為IE1+ 的高效率馬達為例:(註:IE1+是國內自行研發、介於IE1、IE2 間的等級,但國際上仍被歸類為IE1)

而根據國際能源總署的研究,改善馬達系統可提升用電效率百分之20 至25 左右,因為更換了馬達,除了馬達本身的效率獲得改善外,那些被馬達所帶動的旋轉機械、動力傳動系統的效率也會一併提升。由此可知,如果能慎選馬達,在長時間使用下將能節省一筆可觀的電力費用。而經濟部能源局也在多年前便開始執行高效率馬達的推動計畫,希望能促進馬達汰舊換新、帶動國內馬達及相關產業的發展。

高效率馬達大解密

其實高效率馬達有個十分正式但鮮為人知的名字,叫做「低壓三相鼠籠型高效率感應電動機」,目前國內仍普遍稱高效率馬達,它和一般傳統馬達的差異到底在哪裡呢?

工研院機械與系統研究所鄭詠仁博士在接受採訪時告訴我們,在外觀造型上,傳統馬達與高效率馬達並無明顯差異,主要是製造的材料與內部轉子、定子的製造精密程度不同,像是矽鋼片的差異、繞線的方式、銅線的用量等,高效率馬達的加工比較精細,價格也高出傳統馬達約1 至2 成,但回頭按按計算機就知道,這些多出的購置成本,都能很迅速地回收到使用者的口袋裡。

因此,為了有所區隔,製造廠商會在通過檢測的高效率馬達外殼放上銘牌,以標示級別等相關資訊。鄭詠仁表示,現在最新的CNS14400 國家標準公告後,強制要求高效率馬達都需標示相關資訊;也就是說,若沒有看到標示資訊的銘牌,其實是不合規範的產品,不建議民眾選購。

製造發展高效率馬達的這段期間,有沒有遇到什麼問題呢?「就研發層面而言其實不難,比較麻煩的是馬達製造商成本攤提、材料取得的問題。」鄭詠仁說明,技術研發確實不難,甚至可以直上IE4 都沒問題,只是要如何讓國內大大小小的製造商成功升級,就是一個較有難度的挑戰了。

國內高效率馬達目前大致可分為IE1、IE1+、IE2、IE3 的等級,數字越多表示級數越高、效率也就越好。鄭詠仁提醒,自明(104)年開始,國內馬達產品不論是販售、使用或製造,至少都需達到IE2 的等級才行,就連自國外進口的商品也一樣,要澈底杜絕能源效率低落的產品,才能達到國家預期的節能成效。

自我診斷,該不該換?

馬達的應用產品範圍十分廣泛,例如空壓機、風機、泵浦等,在各大製造業都普遍可見。既然明白了高效率馬達的好處,工廠老闆要如何知道他們家的馬達需不需要更換呢?

「其實,只要是使用超過10 年的馬達,就算沒壞,也能直接換新的了。」鄭詠仁建議,工廠本身應該先盤點出廠內能源消耗較大的馬達,例如馬力數較 高、使用時間較長的(如:需24 小時不停機),只要是使用時間超過10 年以上的馬達,理論上效率都已經很差了,建議不用進一步評估,就可以直接更換;或者也可以聯絡能源服務公司,請他們協助整體評估、預計成本回收期等,通常3 年內可回收成本的案例都會願意更換高效率馬達系統。

「我們通常會建議使用者,將整套系統一起評估。」鄭詠仁表示,雖然更換高效率馬達可以省下不少成本支出,但假若能將整套馬達系統一起更換,達到的節能與省錢效果會更好。而為了能更便利服務有需要的民眾,能源局委託工研院架設了「MCP 高效率馬達節能夥伴聯盟平臺」,不管是工廠診斷申請、工廠輔導申請、能效測試服務,甚至是相關的研討會、座談會等,都可以從該平臺獲得最新消息,期望民眾可以多加利用。

高效率馬達銘牌需標示內容

2012 年新版CNS14400 規定銘牌標示必須於電動機明顯處標明下列各項: * 名稱(指明三相鼠籠型高效率感應電動機)
* 絕緣等級(指明A、E、B、F、H 類)
* 極數
* 額定輸出功率(kW 或HP)
* 額定電壓(V)
* 額定頻率(Hz)
* 電流(滿載電流之近似值,以A 表示)
* 轉速(額定輸出功率下每分鐘轉數之近似值,以rpm 表示)
* 保護方式符號(IP 碼)
* 冷卻方式符號(IC 碼)
* 冷媒溫度(溫度為40℃時可省略)
* 電動機之形式符號
* 製造號碼及年份
* 製造廠商名稱或商標
* 額定效率(滿載時之效率)
* 效率等級(IE1+、IE2、IE3)

MCP 高效率馬達節能夥伴聯盟平臺

http://hem.org.tw/


關鍵字:高效率馬達,能源效率,CNS14400

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