Domov / Správy / Správy z priemyslu / Priemyselné asynchrónne motory: IE3 vs IE4, počet pólov a sprievodca výberom výkonu

Priemyselné asynchrónne motory: IE3 vs IE4, počet pólov a sprievodca výberom výkonu

Motor čerpadla s výkonom 22 kW, ktorý každé popoludnie v auguste vypne svoje relé preťaženia, je len zriedka chybou motora. Je to chyba výberu. Motor bol kúpený len za kilowatty, zatiaľ čo skutočný profil zaťaženia, okolitá teplota a štartovací krútiaci moment neboli nikdy zapísané. Rovnaká chyba sa objavuje ako dopravníky, ktoré sa zastavia pri spustení, textilné linky, ktoré pri zaťažení strácajú rýchlosť a miešačky, ktoré počas sezóny vypália vinutie.

Priemyselné asynchrónne motory zostávajú predvoleným pohonom pre tieto úlohy, pretože sú jednoduché, robustné a lacné na udržanie prevádzky. Správna špecifikácia závisí od štyroch rozhodnutí prijatých pred spísaním objednávky: trieda účinnosti, počet pólov, kryt a typ prevádzky. Veľkosť rámu, montáž, napätie a poloha svorkovnice, to všetko vyplýva z týchto štyroch. Táto príručka vysvetľuje, čo každé rozhodnutie v skutočnosti mení na úrovni továrne.

Čo robí asynchrónny motor predvoleným priemyselným pohonom

Priemyselný asynchrónny motor, nazývaný aj indukčný motor, má stator nesúci trojfázové vinutie a rotor bez elektrického spojenia. Rotujúce pole indukuje prúd v tyčiach rotora, interakcia medzi týmto prúdom a poľom vytvára krútiaci moment a rotor sa ustáli pri rýchlosti mierne pod synchrónnou rýchlosťou. Tento rozdiel je sklz, zvyčajne 1% až 5% pri plnom zaťažení.

Z tohto návrhu vyplývajú tri dôsledky, ktoré vysvetľujú, prečo asynchrónny motor stále poháňa drvivú väčšinu čerpadiel, ventilátorov, kompresorov, dopravníkov, miešačiek a obrábacích strojov v priemyselných závodoch:

  • Žiadne kefy, žiadny komutátor a žiadne vinutie rotora, ktoré by sa muselo opotrebovať alebo vymeniť.
  • Priamo on-line štart zo štandardného napájania, bez potreby ovládača pre úlohy s konštantnou rýchlosťou.
  • Dobre zdokumentované údaje o výkone, vďaka ktorým je plánovanie veľkosti, výmeny a náhradných dielov jednoduché.
Kľúčové časti asynchrónneho motora TEFC Svorkovnica Koncový štít Hriadeľ Rám statora

Konštrukčné detaily sa menia s veľkosťou rámu. Hliníkové kryty efektívne odvádzajú teplo a vyhovujú ľahším prevádzkam, kde záleží na hmotnosti. Liatinové rámy lepšie držia svoju geometriu pri vibráciách a sú obvyklou voľbou pre ťažké, prašné alebo vonkajšie inštalácie.

Triedy účinnosti: Čo IE2, IE3 a IE4 skutočne menia

Účinnosť je prvým rozhodnutím, pretože ju nemôžete zmeniť, keď je motor priskrutkovaný. IEC 60034-30-1 stanovuje medzinárodné minimálne úrovne pre IE1, IE2 a IE3, zatiaľ čo IEC TS 60034-30-2 pokrýva IE4. Pre 15 kW, 4-pólový, 50 Hz motor je garantovaná minimálna účinnosť pri plnom zaťažení približne 91,0 % pre IE2, 92,1 % pre IE3 a 93,4 % pre IE4.

Minimálna účinnosť pri plnom zaťažení, 15 kW 4-pólový 50 Hz (horizontálna os začína na 85 %)
IE2
91,0 %
IE3
92,1 %
IE4
93,4 %

Percentá vyzerajú malé a v absolútnom vyjadrení sú. Dôležité je, že rozdiel straty sa znásobuje každú hodinu chodu motora. Vezmime si ten istý 15 kW motor, ktorý beží 4 000 hodín ročne pri 75 % zaťažení: jednotka IE3 odoberá na hriadeli približne 12,22 kW, zatiaľ čo jednotka IE2 asi 12,36 kW. Medzera 0,14 kW sa stáva približne 590 kWh za rok, čo pri 0,15 USD za kWh predstavuje zhruba 88 USD ušetrených ročných prevádzkových nákladov.

Minimálne hodnoty účinnosti sa riadia IEC 60034-30-1 pre IE2 a IE3 a IEC TS 60034-30-2 pre IE4; skutočné údaje sa líšia podľa veľkosti rámu a výrobcu.
Trieda účinnosti Minimálna účinnosť Typická prvá voľba pre Relatívna nákupná cena
IE2 91,0 % Nízka prevádzková doba, výmena za staršiu verziu Najnižšia
IE3 92,1 % Väčšina nových priemyselných inštalácií Mierne
IE4 93,4 % Nepretržitá prevádzka, vysoké energetické tarify Najvyššie

Ak sa chcete bližšie pozrieť na porovnanie dvoch najvyšších tried v skutočných špecifikáciách, toto rozdelenie Motory IE3 verzus IE4 pokrýva kompromisy vo veľkosti rámu, nákladoch a vhodnosti dovybavenia.

YE3/IE3 High-Efficiency Motors Factory Továreň na vysokoúčinné motory YE3/IE3 Zobraziť viac Štandardný vysokoúčinný indukčný motor YE3/IE3 Zobraziť produkt →

Praktické pravidlo: ak motor beží viac ako 2 000 hodín ročne, ocente možnosť IE3 alebo IE4 podľa účtu za energiu a nie podľa katalógovej ceny IE2. Pod touto hranicou zvyčajne trvá obnovenie poistného dlhšie, než je zostávajúca životnosť aktíva.

Počet pólov rozhoduje o rýchlosti, krútiacom momente a správaní pri štartovaní

Počet pólov je najčastejším zdrojom chyby špecifikácie, pretože mení dve veci naraz. Synchrónna rýchlosť závisí od počtu pólov a frekvencie napájania. Pri 50 Hz beží 2-pólový motor okolo 3 000 otáčok za minútu, 4-pólový okolo 1 500 otáčok za minútu, 6-pólový okolo 1 000 otáčok za minútu a 8-pólový okolo 750 otáčok za minútu. Pri rovnakom výstupnom výkone znamená menej pólov vyššiu rýchlosť a nižší krútiaci moment; viac pólov znamená nižšiu rýchlosť a vyšší krútiaci moment vo fyzicky väčšom ráme.

Synchrónna rýchlosť pri 50 Hz podľa počtu pólov
3 000 ot./min 2-pólový
1 500 ot./min 4-pólový
1 000 ot./min 6-pólový
750 ot./min 8-pólový

Ak sa poháňaný stroj už otáča správnou rýchlosťou bez prevodovky alebo remeňovej redukcie, priraďte k nemu priamo počet pólov. Priamy pohon odstraňuje straty remeňa, znižuje údržbu a odstraňuje opotrebovanie, a preto sa nízkorýchlostné motory s priamym pohonom stali bežnými na veľkých ventilátoroch a extrudéroch.

Menovité rýchlosti sú približné hodnoty pri plnom zaťažení; skutočná rýchlosť závisí od sklzu, ktorý sa zvyšuje so zaťažením.
Počet pólov Rýchlosť 50 Hz Rýchlosť 60 Hz Typické poháňané zariadenie
2-pólový ~2900 ot./min ~ 3 500 ot./min Odstredivé čerpadlá, ventilátory, kompresory
4-pólový ~1 450 ot./min ~1 750 ot./min Všeobecné stroje, dopravníky, miešačky
6-pólový ~960 ot./min ~1 160 ot./min Drviče, mlyny, ťažké dopravníky
8-pólový ~720 ot./min ~870 ot./min Ventilátory s priamym pohonom, extrudéry, kladkostroje

Skontrolujte štartovací moment, ako aj krútiaci moment. Zaťažený dopravník alebo objemové čerpadlo môže pri zastavení potrebovať dvoj- až trojnásobok krútiaceho momentu pri plnom zaťažení a štandardný 4-pólový motor na ľahkom ráme bude bojovať tam, kde 6-pólový alebo 8-pólový rám pre veľké zaťaženie nie.

Požiadavky na kryt, prostredie a ochranu proti výbuchu

O kryte rozhodujú dve otázky: koľko prachu a vody sa môže dostať k motoru a je tam horľavá atmosféra? Úplne uzavretý motor chladený ventilátorom (TEFC) s krytím IP55 zvláda bežné vnútorné podmienky a ľahké umývanie. Vonkajšie, pobrežné inštalácie alebo inštalácie s vysokou vlhkosťou zvyčajne vyžadujú lepšie utesnenie, spojovacie prvky odolné voči korózii a odvod kondenzátu alebo ohrievač proti kondenzácii.

Tam, kde existuje atmosféra horľavých plynov alebo horľavého prachu, nie je štandardný motor za každú cenu možný. Nevýbušné motory sú vyrobené a certifikované podľa rámca IEC 60079, s ohňovzdorným krytom Ex d navrhnutým tak, aby nemohlo uniknúť vnútorné zapálenie, as definovanými skupinami plynov, teplotnými triedami a vhodnosťou pre zóny. Ak sa to pomýli, znamená to zlyhanie súladu, nie výkonnostný nedostatok, a zvyčajne sa objaví skôr počas bezpečnostného auditu než pri uvedení do prevádzky.

YBX3 Explosion-Proof Motors Factory Továreň na motory s ochranou proti výbuchu YBX3 Zobraziť viac Vysokorýchlostný indukčný motor YBX3 s ochranou proti výbuchu (2-pólový) Zobraziť produkt →

Dôležitá je aj okolitá teplota a nadmorská výška. Motor dimenzovaný na okolitú teplotu 40 °C stráca nad touto teplotou použiteľný výkon a štandardné hodnoty predpokladajú inštaláciu pod 1 000 m. Ak je vaša prevádzka umiestnená vo výške 1 500 m alebo vaša procesná oblasť beží pri teplote 55 °C, povedzte to vo fáze dopytu a nie po dodaní.

Pracovný typ: Variabilná frekvencia, brzdenie a viacrýchlostné zaťaženie

Štandardný asynchrónny motor pripojený k frekvenčnému meniču nie je automaticky bezpečnou kombináciou. Prevádzka meniča kladie zvýšený tlak na izoláciu vinutia a môže spôsobiť ložiskové prúdy a ventilátor namontovaný na hriadeli prestane efektívne chladiť pod 30 Hz. Invertorový motor s izoláciou triedy F alebo H, nezávislý chladiaci ventilátor a uzemnenie hriadeľa rieši všetky tri problémy.

Pri zaťažení s premenlivým krútiacim momentom, ako sú odstredivé čerpadlá a ventilátory, výkon klesá približne s kockou rýchlosti, takže pohon sa pri škrtenej aplikácii rýchlo vyplatí. The čerpadlo a HVAC pracovný profil je klasický prípad: zníženie rýchlosti o 20 % znižuje absorbovaný výkon takmer na polovicu.

YVF2 Variable-Frequency Motors Factory Továreň na motory s premenlivou frekvenciou YVF2 Zobraziť viac Univerzálny frekvenčný motor YVF2 (4-pólový) Zobraziť produkt →

Tam, kde musí bremeno zostať v polohe, brzdový motor nahradí externú brzdu na hnanom hriadeli. Pružina aplikovaná, solenoidom uvoľnená brzda drží po odpojení napájania, čo je bezpečný štandard pre zdvíhacie zariadenia, indexovacie stoly a baliace linky. Časté zastavenia vyžadujú pozornosť na pracovný cyklus bŕzd, pretože obmedzujúcim faktorom sa stáva zahrievanie bŕzd, nie zahrievanie motora. A pre obrábacie stroje alebo dvojrýchlostné ventilátory, ktoré potrebujú iba dve pevné rýchlosti, je viacrýchlostný motor často lacnejší a jednoduchší ako pohon.

Kontrolný zoznam špecifikácií pred vystavením objednávky

Väčšina výberových sporov vedie k chýbajúcemu riadku vo vyšetrovaní. Zozbierajte týchto osem položiek pred odoslaním žiadosti a cenová ponuka, ktorú dostanete, bude porovnateľná medzi dodávateľmi:

  1. Výstupný výkon a prevádzka: kW, S1 nepretržite alebo prerušovane, hodiny za deň a štarty za hodinu.
  2. Podmienky napájania: napätie, frekvencia, fázy, povolená tolerancia a či bude použitý VFD.
  3. Otáčky: požadované otáčky na hnanom hriadeli alebo počet pólov, ak sú otáčky pevné.
  4. Charakteristiky zaťaženia: rozbehový moment, moment odtrhnutia, rezerva preťaženia a zotrvačnosť pohonu.
  5. Montáž a mechanické rozhranie: B3, B5 alebo B35, priemer hriadeľa, drážka pre pero a smer otáčania.
  6. Prostredie: okolitá teplota, nadmorská výška, vlhkosť, prach, korozívna alebo výbušná atmosféra, IP a Ex požiadavky.
  7. Trieda účinnosti a trhová certifikácia: CE, CCC alebo Ex certifikát podľa požiadaviek destinácie.
  8. Dokumentácia: údaje na typovom štítku, správa o bežnej skúške, rozmerový výkres a zoznam náhradných dielov.

Jeden záverečný bod výberu dodávateľa. Výrobca pracujúci podľa systému kvality ISO 9001 s interným lisovaním, navíjaním, obrábaním a konečným testovaním môže vytvoriť záznam o skúške pre konkrétny motor na prepravke, a nie generickú katalógovú krivku. Požiadajte o tento záznam pred objednávkou, nie po zlyhaní.

Časté otázky o priemyselnom asynchrónnom motore

Q1. Aký je rozdiel medzi priemyselným asynchrónnym motorom a trojfázovým indukčným motorom?

Opisujú ten istý stroj. "Asynchrónny" znamená skutočnosť, že rotor sa otáča o niečo pomalšie ako rotačné pole, čo umožňuje vytvárať krútiaci moment. "Indukcia" sa týka rotorového prúdu, ktorý je skôr indukovaný ako napájaný vinutím. Priemyselný asynchrónny motor je jednoducho širší pojem používaný pre štandardné trojfázové indukčné motory, ktoré sa nachádzajú v závodoch.

Q2. Mám si vybrať IE3 alebo IE4 pre novú inštaláciu?

Vyberte si IE3 pre väčšinu všeobecných povinností a IE4, keď motor beží viac ako približne 2 000 hodín ročne pri vysokom zaťažení alebo tam, kde sú vysoké ceny elektriny. IE4 sa zvyčajne dodáva vo väčšom alebo drahšom ráme, takže predtým, ako predpokladáte, že ide o výmenu, skontrolujte montážne rozhranie.

Q3. Ako si môžem vybrať medzi 2-pólovými, 4-pólovými, 6-pólovými a 8-pólovými motormi?

Začnite s rýchlosťou, ktorú poháňané zariadenie potrebuje. Odstredivé čerpadlá a ventilátory vo všeobecnosti vyhovujú 2-pólovým alebo 4-pólovým. Drviče, mlyny a ťažké dopravníky zvyčajne potrebujú 6-pólové alebo 8-pólové pre vyšší krútiaci moment pri nižších otáčkach. Ak stroj beží správne bez remeňa alebo prevodovky, nastavte priamo počet pólov a zabráňte prenosovým stratám.

Q4. Môže štandardný asynchrónny motor bežať na VFD?

Môže v miernych rýchlostných rozsahoch, ale nie je to najlepšia voľba. Prevádzka meniča namáha izoláciu vinutia, môže indukovať ložiskové prúdy a stráca chladenie pod 30 Hz, pretože hriadeľový ventilátor sa spomaľuje s rotorom. Špecifikujte invertorový motor s vhodnou izoláciou, nezávislým chladiacim ventilátorom a uzemnením hriadeľa, ak je pohon súčasťou konštrukcie.

Q5. Kedy je potrebný motor odolný voči výbuchu namiesto štandardného motora?

Kedykoľvek môže byť prítomná atmosféra horľavého plynu, pary alebo horľavého prachu, vrátane lakovacích kabín, priestorov s rozpúšťadlami, manipulácie s obilím, uhoľného prachu a mnohých chemických procesov. Nevýbušné motory sú certifikované podľa zóny, skupiny plynu a teplotnej triedy, takže klasifikácia miesta musí byť známa pred objednaním. Štandardný motor nie je možné na mieste prispôsobiť tak, aby spĺňal tieto požiadavky.

Q6. Aké informácie potrebujem poslať na presnú cenovú ponuku motora?

Pošlite výkon, napätie, frekvenciu, fázy, počet pólov alebo požadované otáčky, typ montáže, požiadavky IP a Ex, ak existujú, pracovný cyklus, teplotu okolia a poháňané zariadenie. Pri VFD alebo brzdových aplikáciách uveďte aj rozsah otáčok, brzdný moment a štarty za hodinu. Úplné údaje zvyčajne zabránia druhému kolu technických otázok a skrátia dodaciu lehotu.


SERVIS NA MIERU  SERVIS NA MIERU  SERVIS NA MIERU  SERVIS NA MIERU 
SERVIS NA MIERU  SERVIS NA MIERU  SERVIS NA MIERU  SERVIS NA MIERU