Acasă / Știri / Știri din industrie / Motoare de joasă tensiune: interval de tensiune, reguli de selecție și eficiență IE3/IE4

Motoare de joasă tensiune: interval de tensiune, reguli de selecție și eficiență IE3/IE4

Dacă pe plăcuța de identificare de pe un motor scrie 400 V, 415 V, 460 V sau 690 V, acesta este un motor cu tensiune joasă. Concluzia vine pe primul loc: pentru aproape fiecare unitate industrială sub aproximativ 1 MW, tensiunea scăzută este alegerea potrivită, deoarece întregul lanț din jurul acestuia, de la contactoare și cablu până la demaroare soft și rulmenți de rezervă, este standard, ieftin și disponibil peste tot. Partea dificilă nu este banda de tensiune. Obține numărul de stâlpi, carcasă, izolație și clasa de eficiență potrivite pentru sarcina reală.

Ce înseamnă tensiune scăzută în practică

Tensiunea joasă, de obicei scurtată la LT, descrie banda pe care IEC 60038 o clasifică drept tensiune joasă: până la 1.000 V AC între faze. Peste aceasta, motoarele devin de medie tensiune sau de înaltă tensiune, iar arhitectura electrică se schimbă complet, cu aparate de comutare MT, terminații de cablu MT și un demaror sau antrenament nominal pentru 3,3 kV, 6,6 kV, 10 kV sau 11 kV. Tensiune scăzută este termenul de zi cu zi în Marea Britanie, India, Orientul Mijlociu și mare parte din Asia; joasă tensiune este formularea echivalentă în documentația IEC și nord-americană.

Aproape toate motoarele industriale de joasă tensiune sunt mașini trifazate asincrone (inducție) între aproximativ 0,06 kW și 1.000 kW, cu 690 V ca plafon practic pentru un design standard. Motoarele monofazate de joasă tensiune există la 230 V, dar rareori au sens peste 2,2 kW, deoarece curentul de pornire și dimensiunea cadrului cresc rapid.

Tabel 1. Benzile de tensiune utilizate pentru motoarele industriale. Tensiunea scăzută acoperă de departe cea mai largă gamă de sarcini de zi cu zi.
Banda de tensiune Tensiuni tipice ale motorului Gama de putere tipică Echipament de pornire
Tensiune joasă (LV) 230, 400, 415, 460, 480, 525, 690 V 0,06 până la 1.000 kW DOL, stea-triunghi, soft starter, LV VFD
medie tensiune (MV) 3,3, 6,6, 10, 11 kV 200 kW până la 20 MW MV soft starter sau MV VFD
Înaltă tensiune Peste 33 kV Nu este utilizat pentru motoarele standard Nu se aplică

Avantajul comercial al benzii de joasă tensiune este standardizarea. Contactoarele, releele de suprasarcină, presetupele pentru cabluri, cutiile terminale și rulmenții sunt articole de la raft cu timpi de livrare scurti, iar un motor de înlocuire poate fi adesea procurat în câteva zile, mai degrabă decât în ​​luni.

Cum este construit un motor de joasă tensiune

Un motor standard de joasă tensiune este o mașină complet închisă, răcită cu ventilator (TEFC). Statorul poartă o înfășurare trifazată într-un miez de oțel laminat, rotorul este o cușcă de veveriță, arborele rulează în doi rulmenți, iar un ventilator montat pe arbore sub un capac împinge aerul peste aripioarele cadrului. Cutia de borne, plăcuța de identificare, punctele de ridicare și picioarele de montare sunt turnate sau prelucrate în același cadru, motiv pentru care un motor cu 4 poli de la un furnizor poate cădea de obicei în amprenta altui furnizor.

Cutie de borne Stator și rotor Ventilator de racire si capac Arbore și cheie Picioare de montare
Figura 1. Motor tipic TEFC de joasă tensiune, care arată principalele părți care apar pe o fișă de date.

Două evaluări de pe plăcuța de identificare merită atenție în timpul achiziției. Izolația clasa F cu creșterea temperaturii clasa B este specificația industrială normală: sistemul de înfășurare este evaluat la 155 °C, dar designul menține creșterea reală în limitele clasei B la sarcina nominală, ceea ce prelungește considerabil durata de viață a izolației. IP55 este carcasa obișnuită, protejată la praf și rezistentă la jeturile de apă din orice direcție, care se potrivește sălilor de pompe, atelierelor și instalațiilor exterioare protejate.

Viteza, cuplul și numărul de poli

Numărul de poli stabilește viteza, iar viteza stabilește cuplul. Pe o sursă de 50 Hz, vitezele sincrone sunt 3.000, 1.500, 1.000 și 750 rpm pentru 2, 4, 6 și 8 poli, iar viteza la sarcină completă este cu câteva procente mai mică din cauza alunecării. Relația este simplă: cuplul în Nm este egal cu 9.550 înmulțit cu puterea în kW, împărțit la viteza în rpm. Prin urmare, un motor cu 4 poli de 15 kW produce aproximativ 99 Nm la sarcină maximă, în timp ce aceeași bobinare de 15 kW pentru 8 poli produce aproximativ 199 Nm.

Tabelul 2. Viteze și cuplu aproximativ la sarcină completă pentru un motor de 15 kW de joasă tensiune la 50 Hz și 60 Hz.
Polonii Viteza la 50 Hz Viteza la 60 Hz Cuplu la 15 kW Datorie tipică
2 Aproximativ 2.900 rpm Aproximativ 3.500 rpm Aproximativ 49 Nm Pompe, ventilatoare, mașini de mare viteză
4 Aproximativ 1.450 rpm Aproximativ 1.750 rpm Aproximativ 99 Nm Uz general, pompe, benzi transportoare
6 Aproximativ 960 rpm Aproximativ 1.160 rpm Aproximativ 149 Nm Mixere, concasoare, pornire grea
8 Aproximativ 720 rpm Aproximativ 870 rpm Aproximativ 199 Nm Transportoare lente, mori, transmisie directă

Alegeți numărul de poli din cuplul și viteza de care are nevoie mașina condusă, nu din obișnuință. Un motor cu 2 poli este compact și ieftin, dar oferă o bandă îngustă de cuplu util, în timp ce un motor cu acționare directă cu 8 poli îndepărtează o cutie de viteze cu costul greutății și al prețului. Pentru pompa generală, ventilator și transportor, o mașină IE3 cu 4 poli, cum ar fi motorul cu inducție de înaltă eficiență YE3/IE3, cu 4 poli, este implicit sensibil.

YE3/IE3 General-Purpose High-Efficiency Induction Motor (4-pole) Motor cu inducție de înaltă eficiență de uz general YE3/IE3 (4 poli) Motorul cu inducție de înaltă eficiență de uz general YE3/IE3 (4 poli) face parte din seria de înaltă eficiență YE3(IE3), cu o viteză sincronă de 1500 rpm și puterea de întrerupere... Vizualizare produs →

Clasele de eficiență și costul de funcționare

IEC 60034-30-1 definește clasele internaționale de eficiență IE1 până la IE4. În UE, Regulamentul 2019/1781 a impus IE3 ca minim pentru majoritatea motoarelor trifazate de la 0,75 kW la 1.000 kW din iulie 2021, cu IE4 cerut pentru anumite evaluări din iulie 2023, iar regulile de eficiență minimă comparabile se aplică în multe alte piețe. Ca punct de referință, un motor IE3 are pierderi cu aproximativ 20% mai mici decât o mașină IE2 cu aceeași putere.

IE3 Minimum UE pentru majoritatea motoarelor de 0,75 până la 1.000 kW din iulie 2021
90% Ponderea tipică a costului pe durata de viață a energiei electrice
~20% Pierderi mai mici în IE3 comparativ cu IE2 la aceeași ieșire

Prețul de achiziție nu este costul decisiv. Studiile ciclului de viață citate de agențiile energetice arată de obicei că electricitatea reprezintă mai mult de 90% din costul total al unui motor pe o perioadă de 10 până la 15 ani de funcționare continuă, în timp ce motorul în sine este doar o mică parte. Acesta este motivul pentru care un IE4 premium se rambursează în câteva luni cu o pompă 24/7 și poate dura ani cu un motor care funcționează câteva sute de ore anual. Acolo unde sarcina este continuă și sarcina este aproape plină, o mașină IE4, cum ar fi motorul cu inducție cu economisire a energiei YE4/IE4 cu uz general, cu 4 poli, este alegerea mai ieftină pentru durata de viață.

YE4/IE4 General-Purpose Energy-Saving Induction Motor (4-pole) Motor cu inducție cu economisire a energiei de uz general YE4/IE4 (4 poli) Dacă modelul cu 2 poli este construit pentru viteză, motorul cu inducție cu 4 poli YE4/IE4 de uz general, cu economie de energie, este construit pentru compatibilitate. Cu o viteză sincronă de 1500 R... Vizualizare produs →

Condiții ale site-ului care schimbă selecția

Patru condiții ale site-ului îndepărtează în mod regulat un proiect de valoarea implicită a catalogului:

  • Temperatura mediului peste 40 °C sau altitudine peste 1.000 m. Evaluările standard presupun 40 °C și 1.000 m, iar puterea trebuie redusă peste aceste valori.
  • Funcționare cu viteză variabilă. Alimentarea invertorului adaugă pierderi armonice, creșterea mai rapidă a tensiunii la terminale și, pe cadre mai mari, tensiuni la arbore.
  • Zone corozive, umede sau spălate, unde IP55 este doar linia de bază și este nevoie de protecție mai mare plus un sistem de vopsea adecvat.
  • Pornire și oprire frecventă, ceea ce necesită o capacitate de funcționare mai mare și adesea o frână electromagnetică pentru menținere sau poziționare.

Acolo unde controlul vitezei face parte din proces, o mașină cu rating VFD, cum ar fi motorul cu frecvență variabilă YVF2 de uz general, cu 4 poli, evită compromisurile de răcire și izolație ale unui motor standard cu alimentare cu invertor. Îndatoriri precum pompa si service HVAC combinați orele lungi de funcționare cu un cuplu de pornire modest, care este exact locul în care clasa de eficiență are cel mai mare efect asupra costurilor de operare.

YVF2 General-Purpose Variable-Frequency Motor (4-pole) Motor YVF2 cu frecvență variabilă de uz general (4 poli) Motorul YVF2 cu frecvență variabilă de uz general (4 poli) oferă o reglare lină a vitezei și o versatilitate puternică, potrivit pentru o gamă largă de industrie de uz general... Vizualizare produs →

Unde motoarele de joasă tensiune eșuează de fapt

Deoarece motoarele de joasă tensiune sunt atât de utilizate pe scară largă, modelul lor de defecțiuni este bine documentat. Studiile de fiabilitate a motorului publicate de IEEE și EPRI au găsit în mod constant aceeași distribuție în motoarele cu inducție trifazate: rulmenții reprezintă cea mai mare parte a defecțiunilor, urmați de izolarea înfășurării statorului, cu problemele cu rotorul și arborele mult în urmă.

Rulmenți 41%
Înfășurarea statorului 37%
Rotor și arbore 10%
Alte cauze 12%
Figura 2. Ponderea defecțiunilor pe componentă la motoarele de inducție trifazate, pe baza studiilor de fiabilitate a motorului IEEE și EPRI.

Pentru planificarea întreținerii, aceasta înseamnă că alinierea, tensiunea curelei, intervalele de lubrifiere și calitatea rulmenților contează mai mult decât orice actualizare electrică. Funcționarea invertorului poate accelera deteriorarea rulmentului prin curenții arborelui, motiv pentru care motoarele mai mari cu invertor sunt adesea specificate cu rulmenți izolați sau cu un inel de împământare a arborelui.

Când tensiunea scăzută nu mai este răspunsul corect

Tensiunea joasă nu mai este economică în trei situații: puterea de peste aproximativ 1 MW, cablul rulează suficient de lung încât căderea de tensiune și dimensiunea conductorului devin impracticabile și instalațiile în care nivelul de scurtcircuit la bara de joasă tensiune face ca aparatele de distribuție să fie scumpe. Un motor de 500 kW pe o sursă de 400 V consumă aproximativ 870 A, ceea ce necesită deja mai multe cabluri paralele și un întrerupător foarte mare; la 6,6 kV, același motor consumă aproximativ 53 A. Încrucișarea dintre tensiunea joasă și tensiunea medie se află în mod normal între 500 kW și 1.500 kW și crește pe măsură ce distanța dintre demaror și motor crește.

Lista de verificare a specificațiilor înainte de a comanda

O scurtă listă de verificare previne majoritatea erorilor de comandă:

  1. Alimentare: tensiune, frecvență, număr de faze și dacă motorul va funcționa pe un VFD.
  2. Punct de lucru: cuplul și viteza necesare, numărul de poli și metoda de pornire.
  3. Clasa de eficiență cerută de piața de destinație, plus orice certificare precum CE, CCC sau ISO 9001.
  4. Carcasă și izolație: rating IP, clasa de izolație și creșterea temperaturii.
  5. Mediu: temperatura mediului ambiant, altitudinea, umiditatea, atmosfera coroziva sau exploziva.
  6. Mecanic: aranjament de montare (B3, B5 sau B35), dimensiunile arborelui, sensul de rotație și poziția cutiei de borne.
  7. Comercial: disponibilitatea pieselor de schimb, timpul de livrare și dacă se pot furniza rapoarte de testare.

Întrebări frecvente despre motoarele de joasă tensiune

Î1. Ce este un motor de joasă tensiune?

Un motor de joasă tensiune este proiectat să funcționeze cu surse de joasă tensiune de până la 1.000 V AC. În practică, aproape toate sunt motoare cu inducție trifazate cu valori cuprinse între 230 V și 690 V.

Q2. Care este intervalul de tensiune al unui motor de joasă tensiune?

Motoarele standard de joasă tensiune sunt construite pentru 230 V, 400 V, 415 V, 460 V, 480 V sau 690 V la 50 Hz sau 60 Hz. 690 V este limita superioară obișnuită.

Q3. Care este diferența dintre un motor de tensiune joasă și unul de înaltă tensiune?

Motoarele de joasă tensiune funcționează cu surse de până la 1.000 V cu aparate și cablu standard de joasă tensiune. Motoarele de înaltă tensiune funcționează la 3,3 kV și peste și în mod normal pornesc peste 500 kW.

Î4. Cum aleg între motoarele cu 2, 4, 6 și 8 poli?

Potriviți viteza și cuplul mașinii antrenate. La 50 Hz, 2 poli rulează aproape de 2.900 rpm, 4 poli aproape de 1.450 rpm, 6 poli aproape de 960 rpm și 8 poli aproape de 720 rpm.

Î5. Un motor IE3 sau IE4 merită costul suplimentar?

În serviciu continuu, da. Electricitatea reprezintă de obicei mai mult de 90% din costul de viață, astfel încât eficiența IE3 sau IE4 rambursează rapid diferența de preț. În timpul serviciului intermitent, rambursarea este mai lentă.

Î6. Poate un motor de joasă tensiune să funcționeze pe un VFD?

Un motor standard poate funcționa pe un VFD în anumite limite, dar motoarele cu invertor gestionează mai bine armonicile și răcirea. Cablurile lungi și frecvențele mari de comutare cresc riscul de înfășurare și rulment.

Î7. Ce înseamnă IP55 la un motor cu tensiune joasă?

IP55 înseamnă că carcasa este protejată împotriva prafului și rezistentă la jeturile de apă din orice direcție, ceea ce acoperă majoritatea instalațiilor interioare industriale și exterioare protejate.

Obținerea corectă a specificațiilor de prima dată

Motoarele de joasă tensiune sunt calitățile de lucru ale fabricilor industriale, iar majoritatea erorilor de specificație provin din tratarea lor ca pe o marfă care trebuie comandată numai cu kilowați. Tensiunea, numărul de poli, clasa de eficiență și carcasa au fiecare un efect măsurabil asupra costului energiei și a timpului de nefuncționare. Dacă aveți nevoie de ajutor pentru a potrivi un motor la o anumită sarcină, trimiteți detaliile de încărcare, furnizarea datelor și a mediului , iar cadrul, clasa de eficiență și opțiunile pot fi confirmate înainte de a vă angaja la o comandă.


SERVICIU PERSONALIZAT  SERVICIU PERSONALIZAT  SERVICIU PERSONALIZAT  SERVICIU PERSONALIZAT 
SERVICIU PERSONALIZAT  SERVICIU PERSONALIZAT  SERVICIU PERSONALIZAT  SERVICIU PERSONALIZAT