Dom / Vijesti / Vijesti iz industrije / Motori niske napetosti: raspon napona, pravila odabira i učinkovitost IE3/IE4

Motori niske napetosti: raspon napona, pravila odabira i učinkovitost IE3/IE4

Ako natpisna pločica na motoru glasi 400 V, 415 V, 460 V ili 690 V, to je motor niske napetosti. Zaključak dolazi prvi: za gotovo svaki industrijski pogon ispod otprilike 1 MW, niska napetost je pravi izbor, jer je cijeli lanac oko njega, od kontaktora i kabela do mekih pokretača i rezervnih ležajeva, standardan, jeftin i dostupan posvuda. Težak dio nije naponski pojas. Dobiva odgovarajući broj polova, kućište, izolaciju i klasu učinkovitosti za pravi rad.

Što niska napetost znači u praksi

Niska napetost, obično skraćena na LT, opisuje pojas koji IEC 60038 klasificira kao niski napon: do 1000 V AC između faza. Iznad toga, motori postaju srednjeg napona ili visokog napona, a električna arhitektura se potpuno mijenja, sa SN razvodnim uređajima, završecima SN kabela i pokretačem ili pogonom nazivnim za 3,3 kV, 6,6 kV, 10 kV ili 11 kV. Niska napetost je svakodnevni izraz u Ujedinjenom Kraljevstvu, Indiji, Bliskom istoku i velikom dijelu Azije; niski napon je ekvivalentna formulacija u dokumentaciji IEC-a i Sjeverne Amerike.

Gotovo svi industrijski motori niske napetosti su trofazni asinkroni (indukcijski) strojevi između oko 0,06 kW i 1000 kW, sa 690 V kao praktičnom gornjom granicom za standardni dizajn. Jednofazni niskonaponski motori postoje na 230 V, ali rijetko imaju smisla iznad 2,2 kW jer početna struja i veličina okvira brzo rastu.

Tablica 1. Naponska područja koja se koriste za industrijske motore. Niska napetost pokriva daleko najširi raspon svakodnevnih obaveza.
Naponski pojas Tipični naponi motora Tipični raspon snage Oprema za pokretanje
Niska napetost (LV) 230, 400, 415, 460, 480, 525, 690 V 0,06 do 1.000 kW DOL, zvijezda-trokut, soft starter, LV VFD
Srednji napon (MV) 3,3, 6,6, 10, 11 kV 200 kW do 20 MW MV soft starter ili MV VFD
Visoki napon Iznad 33 kV Ne koristi se za standardne motore Nije primjenjivo

Komercijalna prednost trake niske napetosti je standardizacija. Kontaktori, preopterećeni releji, kabelske uvodnice, priključne kutije i ležajevi su gotovi artikli s kratkim rokovima isporuke, a zamjenski motor se često može nabaviti u roku od nekoliko dana umjesto mjeseci.

Kako je izgrađen motor niske napetosti

Standardni niskonaponski motor je potpuno zatvoreni stroj hlađen ventilatorom (TEFC). Stator nosi trofazni namot u laminiranoj čeličnoj jezgri, rotor je kavezni kavez, osovina se kreće u dva kotrljajuća ležaja, a ventilator montiran na osovini ispod poklopca gura zrak preko rebara okvira. Priključna kutija, natpisna pločica, točke podizanja i noge za montažu izliveni su ili strojno obrađeni u isti okvir, zbog čega 4-polni motor jednog dobavljača obično može pasti u otisak drugog dobavljača.

Priključna kutija Stator i rotor Ventilator za hlađenje i poklopac Osovina i ključ Noge za montažu
Slika 1. Tipični niskonaponski TEFC motor, koji prikazuje glavne dijelove koji se pojavljuju na podatkovnoj tablici.

Dvije ocjene na natpisnoj pločici zaslužuju pozornost tijekom nabave. Izolacija klase F s porastom temperature klase B normalna je industrijska specifikacija: sustav namota je ocijenjen na 155 °C, ali dizajn zadržava stvarni porast unutar granica klase B pri nazivnom opterećenju, što znatno produljuje vijek trajanja izolacije. IP55 je uobičajeno kućište, zaštićeno od prašine i otporno na vodene mlazove iz bilo kojeg smjera, koje odgovara crpnim sobama, radionicama i zaštićenoj vanjskoj instalaciji.

Brzina, moment i broj polova

Broj polova postavlja brzinu, a brzina zakretni moment. Na napajanju od 50 Hz, sinkrone brzine su 3.000, 1.500, 1.000 i 750 okretaja u minuti za 2, 4, 6 i 8 polova, a brzina punog opterećenja je nekoliko posto niža zbog klizanja. Odnos je jednostavan: okretni moment u Nm jednak je 9,550 pomnožen sa snagom u kW, podijeljen s brzinom u o/min. 4-polni motor od 15 kW stoga proizvodi oko 99 Nm pri punom opterećenju, dok istih 15 kW namotanih za 8 polova proizvodi oko 199 Nm.

Tablica 2. Približne brzine i moment pod punim opterećenjem za niskonaponski motor od 15 kW pri 50 Hz i 60 Hz.
Poljaci Brzina na 50 Hz Brzina na 60 Hz Okretni moment na 15 kW Tipična dužnost
2 Oko 2.900 okretaja u minuti Oko 3.500 okretaja u minuti Oko 49 Nm Pumpe, ventilatori, strojevi za velike brzine
4 Oko 1.450 okretaja u minuti Oko 1.750 okretaja u minuti Oko 99 Nm Opće namjene, pumpe, transporteri
6 Oko 960 okretaja u minuti Oko 1.160 okretaja u minuti Oko 149 Nm Mikseri, drobilice, teški startovi
8 Oko 720 okretaja u minuti Oko 870 okretaja u minuti Oko 199 Nm Spori transporteri, mlinovi, direktni pogon

Odaberite broj polova prema okretnom momentu i brzini koja je potrebna pogonskom stroju, a ne prema navici. 2-polni motor je kompaktan i jeftin, ali nudi uzak raspon korisnog momenta, dok 8-polni motor s izravnim pogonom uklanja mjenjač po cijenu težine i cijene. Za opću radnju pumpe, ventilatora i transportera, 4-polni IE3 stroj kao što je YE3/IE3 visokoučinkoviti asinkroni motor opće namjene s 4 pola razumna je zadana postavka.

YE3/IE3 General-Purpose High-Efficiency Induction Motor (4-pole) YE3/IE3 visokoučinkoviti indukcijski motor opće namjene (4-polni) YE3/IE3 visokoučinkoviti asinkroni motor opće namjene (4-polni) dio je YE3(IE3) visokoučinkovite serije, sa sinkronom brzinom od 1500 RPM i izlaznom snagom... Pogledajte proizvod →

Klase učinkovitosti i troškovi rada

IEC 60034-30-1 definira međunarodne razrede učinkovitosti IE1 do IE4. U EU, Uredba 2019/1781 zahtijeva IE3 kao minimum za većinu trofaznih motora od 0,75 kW do 1000 kW od srpnja 2021., s IE4 potrebnim za određene nazivne vrijednosti od srpnja 2023., a usporediva pravila o minimalnoj učinkovitosti primjenjuju se na mnogim drugim tržištima. Kao mjerilo, IE3 motor ima otprilike 20% niže gubitke od IE2 stroja istog izlaza.

IE3 EU minimum za većinu motora od 0,75 do 1000 kW od srpnja 2021
90% Tipični udio u životnom trošku električne energije
~20% Niži gubici u IE3 u usporedbi s IE2 pri istom izlazu

Nabavna cijena nije odlučujući trošak. Studije životnog ciklusa koje navode energetske agencije obično pokazuju da električna energija čini više od 90% ukupnih troškova motora tijekom 10 do 15 godina neprekidnog rada, dok je sam motor samo mali dio. Zato se IE4 premija otplaćuje u roku od nekoliko mjeseci na pumpi koja radi 24/7 i može potrajati godinama ako motor radi nekoliko stotina sati godišnje. Tamo gdje je rad kontinuiran i opterećenje gotovo puno, IE4 stroj kao što je YE4/IE4 4-polni indukcijski motor opće namjene koji štedi energiju je jeftiniji izbor tijekom njegovog vijeka trajanja.

YE4/IE4 General-Purpose Energy-Saving Induction Motor (4-pole) YE4/IE4 Indukcijski motor opće namjene za uštedu energije (4-polni) Ako je 2-polni model napravljen za brzinu, 4-polni YE4/IE4 indukcijski motor opće namjene za uštedu energije napravljen je za kompatibilnost. Sa sinkronom brzinom od 1500 R... Pogledajte proizvod →

Uvjeti lokacije koji mijenjaju odabir

Četiri uvjeta stranice redovito guraju projekt od zadane vrijednosti kataloga:

  • Temperatura okoline iznad 40 °C ili nadmorska visina iznad 1000 m. Standardne vrijednosti pretpostavljaju 40 °C i 1000 m, a izlaz se mora smanjiti iznad tih vrijednosti.
  • Rad s promjenjivom brzinom. Invertersko napajanje dodaje harmoničke gubitke, brži porast napona na stezaljkama i, na većim okvirima, napone osovine.
  • Korozivna, vlažna područja ili područja koja se ispiraju, gdje je IP55 samo osnova i potrebna je veća zaštita plus odgovarajući sustav boje.
  • Često pokretanje i zaustavljanje, što zahtijeva višu radnu snagu i često elektromagnetsku kočnicu za zadržavanje ili pozicioniranje.

Gdje je kontrola brzine dio procesa, stroj s VFD oznakom kao što je YVF2 4-polni motor s promjenjivom frekvencijom opće namjene izbjegava kompromise hlađenja i izolacije standardnog motora na inverterskom napajanju. Dužnosti kao što su servis pumpi i HVAC-a kombiniraju duge sate rada sa skromnim startnim momentom, gdje klasa učinkovitosti ima najveći učinak na operativne troškove.

YVF2 General-Purpose Variable-Frequency Motor (4-pole) YVF2 motor opće namjene s promjenjivom frekvencijom (4-polni) YVF2 motor s promjenjivom frekvencijom opće namjene (4-polni) pruža glatku regulaciju brzine i snažnu svestranost, prikladan za širok raspon industrije opće namjene... Pogledajte proizvod →

Gdje motori niske napetosti zapravo ne rade

Budući da se motori niske napetosti tako široko koriste, njihov uzorak kvarova dobro je dokumentiran. Studije pouzdanosti motora koje su objavili IEEE i EPRI dosljedno su pronašle istu distribuciju u trofaznim indukcijskim motorima: ležajevi čine najveći udio kvarova, zatim slijedi izolacija namota statora, a problemi s rotorom i osovinom daleko iza.

Ležajevi 41%
Namotaj statora 37%
Rotor i osovina 10%
Drugi uzroci 12%
Slika 2. Udio kvarova po komponentama u trofaznim asinkronim motorima, na temelju studija pouzdanosti motora IEEE i EPRI.

Za planiranje održavanja to znači poravnanje, napetost remena, intervale podmazivanja i kvalitetu ležaja važnije od bilo koje električne nadogradnje. Rad pretvarača može ubrzati oštećenje ležaja strujom osovine, zbog čega se veći motori s pretvaračem često specificiraju s izoliranim ležajevima ili prstenom za uzemljenje osovine.

Kada niska napetost više nije pravi odgovor

Niska napetost prestaje biti ekonomična u tri situacije: snaga iznad otprilike 1 MW, kabel je dovoljno dugačak da pad napona i veličina vodiča postanu nepraktični, i instalacije gdje razina kratkog spoja na niskonaponskoj sabirnici čini rasklopnu opremu skupom. Motor od 500 kW na napajanju od 400 V povlači otprilike 870 A, što već zahtijeva nekoliko paralelnih kabela i vrlo veliki prekidač; na 6,6 kV isti motor troši oko 53 A. Prijelaz između niskog napona i srednjeg napona obično se nalazi između 500 kW i 1500 kW, i raste kako se udaljenost između startera i motora povećava.

Kontrolni popis specifikacija prije naručivanja

Kratki kontrolni popis sprječava većinu pogrešaka pri naručivanju:

  1. Napajanje: napon, frekvencija, broj faza i hoće li motor raditi na VFD.
  2. Radna točka: potrebni zakretni moment i brzina, broj polova i način pokretanja.
  3. Klasa učinkovitosti koju zahtijeva odredišno tržište, plus bilo koji certifikat poput CE, CCC ili ISO 9001.
  4. Kućište i izolacija: IP ocjena, klasa izolacije i porast temperature.
  5. Okruženje: temperatura okoline, nadmorska visina, vlažnost, korozivna ili eksplozivna atmosfera.
  6. Mehanički: raspored montaže (B3, B5 ili B35), dimenzije osovine, smjer vrtnje i položaj priključne kutije.
  7. Komercijalno: dostupnost rezervnih dijelova, vrijeme isporuke i mogu li se dostaviti izvješća o ispitivanju.

Često postavljana pitanja o motorima niske napetosti

P1. Što je motor niske napetosti?

Motor niske napetosti dizajniran je za rad na niskonaponskim izvorima do 1000 V AC. U praksi su gotovo svi trofazni indukcijski motori nazivnog napona između 230 V i 690 V.

Q2. Koji je raspon napona niskonaponskog motora?

Standardni niskonaponski motori izrađeni su za 230 V, 400 V, 415 V, 460 V, 480 V ili 690 V na 50 Hz ili 60 Hz. 690 V je uobičajena gornja granica.

Q3. Koja je razlika između motora niske i visoke napetosti?

Niskonaponski motori rade na napajanju do 1000 V sa standardnim LV sklopnim uređajima i kabelom. Visokonaponski motori rade na 3,3 kV i više i obično počinju iznad 500 kW.

Q4. Kako mogu izabrati između 2, 4, 6 i 8 polnih motora?

Uskladite brzinu i moment pokretanog stroja. Na 50 Hz, 2-polni radi blizu 2900 o/min, 4-polni oko 1450 o/min, 6-polni oko 960 o/min i 8-polni oko 720 o/min.

P5. Je li motor IE3 ili IE4 vrijedan dodatnih troškova?

Na stalnoj dužnosti, da. Električna energija obično iznosi više od 90% životnog troška, ​​tako da učinkovitost IE3 ili IE4 brzo vraća razliku u cijeni. Na povremenom radu povrat je sporiji.

P6. Može li motor niske napetosti raditi na VFD?

Standardni motor može raditi na VFD unutar granica, ali motori s inverterskim pogonom bolje se nose s harmonicima i hlađenjem. Dugi kabeli i visoke frekvencije prebacivanja povećavaju rizik od namotaja i ležajeva.

P7. Što znači IP55 za niskonaponski motor?

IP55 znači da je kućište zaštićeno od prašine i otporno na vodene mlazove iz bilo kojeg smjera, što pokriva većinu unutarnjih industrijskih i zaštićenih vanjskih instalacija.

Ispravne specifikacije prvi put

Niskonaponski motori su radni konji industrijskih postrojenja, a većina pogrešaka u specifikacijama dolazi od tretiranja njih kao robe koja se naručuje samo po kilovatima. Napon, broj polova, klasa učinkovitosti i kućište imaju mjerljiv učinak na troškove energije i vrijeme prekida rada. Ako trebate pomoć pri usklađivanju motora s određenom zadaćom, poslati podatke o utovaru, podatke o opskrbi i okoliš , a okvir, razred učinkovitosti i opcije mogu se potvrditi prije nego što se obvežete na narudžbu.


PRILAGOĐENA USLUGA  PRILAGOĐENA USLUGA  PRILAGOĐENA USLUGA  PRILAGOĐENA USLUGA 
PRILAGOĐENA USLUGA  PRILAGOĐENA USLUGA  PRILAGOĐENA USLUGA  PRILAGOĐENA USLUGA