Kotiin / Uutiset / Teollisuuden uutisia / Teolliset asynkroniset moottorit: IE3 vs IE4, napaluku ja käyttömäärän valintaopas

Teolliset asynkroniset moottorit: IE3 vs IE4, napaluku ja käyttömäärän valintaopas

22 kW:n pumppumoottori, joka laukaisee ylikuormitusreleensä joka iltapäivä elokuussa, on harvoin moottorivika. Se on valintavirhe. Moottori ostettiin pelkällä kilowateilla, mutta todellista kuormitusprofiilia, ympäristön lämpötilaa ja käynnistysmomenttia ei koskaan kirjattu ylös. Sama virhe esiintyy käynnistyksessä pysähtyneissä kuljettimissa, kuormitettuna nopeutta menettävissä tekstiililinjoissa ja sekoittimissa, jotka polttavat käämit kauden sisällä.

Teolliset asynkroniset moottorit pysyvät oletuskäytössä näissä tehtävissä, koska ne ovat yksinkertaisia, kestäviä ja edullisia. Oikeiden eritelmien saaminen riippuu neljästä päätöksestä, jotka tehdään ennen ostotilauksen kirjoittamista: tehokkuusluokka, napaluku, kotelointi ja käyttötapa. Rungon koko, asennus, jännite ja liitäntärasian asento seuraavat kaikki näistä neljästä. Tämä opas selittää, mitä kukin päätös itse asiassa muuttaa tehtaalla.

Mikä tekee asynkronisesta moottorista teollisuuden oletusaseman

Teollisessa asynkronisessa moottorissa, jota kutsutaan myös oikosulkumoottoriksi, on staattori, jossa on kolmivaiheinen käämitys, ja roottori, jossa ei ole lainkaan sähköliitäntää. Pyörivä kenttä indusoi virran roottorin tangoissa, tämän virran ja kentän välinen vuorovaikutus tuottaa vääntömomentin ja roottori asettuu nopeudella, joka on hieman synkronisen nopeuden alapuolella. Tämä ero on luisto, tyypillisesti 1–5 % täydellä kuormituksella.

Tästä suunnittelusta seuraa kolme seurausta, ja ne selittävät, miksi asynkroninen moottori käyttää edelleen valtaosaa teollisuuslaitosten pumpuista, puhaltimista, kompressoreista, kuljettimista, sekoittimista ja työstökoneista:

  • Ei harjoja, ei kommutaattoria eikä roottorin käämiä kulumaan tai vaihtamaan.
  • Suoraan verkkoon, alkaen vakiotoimituksesta, ilman säädintä vakionopeuksisiin tehtäviin.
  • Hyvin dokumentoidut suorituskykytiedot, jotka tekevät mitoituksesta, vaihdosta ja varaosien suunnittelusta helppoa.
Asynkronisen TEFC-moottorin tärkeimmät osat Liitinlaatikko Päätykilpi Akseli Staattorin runko

Rakenteen yksityiskohdat muuttuvat rungon koon mukaan. Alumiinikotelot haihduttavat lämpöä tehokkaasti ja sopivat kevyempiin töihin, joissa paino on tärkeä. Valurautarungot pitävät geometriansa paremmin tärinässä ja ovat tavallinen valinta raskaisiin, pölyisiin tai ulkoasennuksiin.

Tehokkuusluokat: Mitä IE2, IE3 ja IE4 todella muuttavat

Tehokkuus on ensimmäinen päätös, koska sitä ei voi muuttaa, kun moottori on pultattu kiinni. IEC 60034-30-1 asettaa kansainväliset vähimmäistasot IE1:lle, IE2:lle ja IE3:lle, kun taas IEC TS 60034-30-2 kattaa IE4:n. 15 kW:n, 4-napaisen, 50 Hz:n moottorin taattu vähimmäishyötysuhde täydellä kuormalla on noin 91,0 % IE2:lle, 92,1 % IE3:lle ja 93,4 % IE4:lle.

Minimi hyötysuhde täydellä kuormalla, 15 kW 4-napainen 50 Hz (vaaka-akseli alkaa 85 %)
IE2
91,0 %
IE3
92,1 %
IE4
93,4 %

Prosentit näyttävät pieniltä, ja absoluuttisesti ne ovat sitä. Tärkeää on, että häviöero kasvaa joka tunti, kun moottori käy. Otetaan sama 15 kW:n moottori, joka käy 4 000 tuntia vuodessa 75 %:n kuormituksella: IE3-yksikkö kuluttaa noin 12,22 kW akselilta, kun taas IE2-yksikkö noin 12,36 kW. 0,14 kW:n erosta tulee noin 590 kWh vuodessa, mikä 0,15 dollarilla kilowattitunnilta on noin 88 dollaria vältetyistä vuosittaisista käyttökustannuksista.

Vähimmäistehokkuusarvot noudattavat standardia IEC 60034-30-1 IE2:lle ja IE3:lle ja IEC TS 60034-30-2:ta IE4:lle; todelliset luvut vaihtelevat kehyksen koon ja valmistajan mukaan.
Tehokkuusluokka Minimi tehokkuus Tyypillinen ensimmäinen valinta Suhteellinen ostohinta
IE2 91,0 % Vähäiset käyttötunnit, vanha vaihto Alin
IE3 92,1 % Useimmat uudet teollisuusasennukset Kohtalainen
IE4 93,4 % Jatkuva tulli, korkeat energiatariffit Korkein

Jos haluat tarkastella lähemmin kahden huippuluokan vertailua todellisissa eritelmissä, tämä erittely IE3 vs. IE4 moottorit kattaa kehyksen koon, kustannusten ja jälkiasennuksen sopivuuden kompromissit.

YE3/IE3 High-Efficiency Motors Factory YE3/IE3 High Efficiency Motors Factory Katso lisää YE3/IE3:n tavallinen korkeatehoinen oikosulkumoottori Näytä tuote →

Käytännön sääntö: jos moottori käy yli 2000 tuntia vuodessa, hinnoittele IE3- tai IE4-vaihtoehto energialaskua vastaan IE2-listahinnan sijaan. Tämän kynnyksen alapuolella palkkion palautuminen kestää yleensä kauemmin kuin omaisuuden jäljellä oleva käyttöikä.

Napaluku määrittää nopeuden, vääntömomentin ja käynnistyskäyttäytymisen

Napaluku on yleisin määrittelyvirheen lähde, koska se muuttaa kahta asiaa kerralla. Synkroninen nopeus riippuu napojen lukumäärästä ja syöttötaajuudesta. 50 Hz:llä 2-napainen moottori pyörii lähellä 3 000 rpm, 4-napainen lähellä 1 500 rpm, 6-napainen lähellä 1 000 rpm ja 8-napainen lähellä 750 rpm. Samalla lähtöteholla vähemmän napoja tarkoittaa suurempaa nopeutta ja pienempää vääntömomenttia; enemmän napoja tarkoittaa pienempää nopeutta ja suurempaa vääntömomenttia fyysisesti suuremmassa rungossa.

Synkroninen nopeus 50 Hz napalaskennan mukaan
3000 rpm 2-napainen
1500 rpm 4-napainen
1000 rpm 6-napainen
750 rpm 8-napainen

Jos ajettu kone kääntyy jo oikealla nopeudella ilman vaihteistoa tai hihnavahvistusta, sovita napaluku suoraan siihen. Suoraveto poistaa hihnahäviöitä, vähentää huoltoa ja poistaa kuluvan osan, minkä vuoksi hidaskäyntiset suoravetomoottorit ovat yleistyneet suurissa puhaltimissa ja ekstruudereissa.

Nimellisnopeudet ovat likimääräisiä täyden kuormituksen arvoja; todellinen nopeus riippuu luistosta, joka kasvaa kuorman mukana.
Napojen määrä Nopeus 50 Hz Nopeus 60 Hz Tyypillinen ajettava varustus
2-napainen ~2900 rpm ~3500 rpm Keskipakopumput, puhaltimet, kompressorit
4-napainen ~1450 rpm ~1750 rpm Yleiskoneet, kuljettimet, sekoittimet
6-napainen ~960 rpm ~1160 rpm Murskaimet, myllyt, raskaat kuljettimet
8-napainen ~720 rpm ~870 rpm Suorakäyttöiset puhaltimet, suulakepuristimet, nostimet

Tarkista käynnistys- ja käyntivääntömomentti. Kuormattu kuljetin tai iskutilavuuspumppu saattaa tarvita kaksi tai kolme kertaa täyden kuorman vääntömomentin pysähdyksissä, ja tavallinen 4-napainen moottori kevyessä rungossa pärjää, kun 6-napainen tai 8-napainen raskas runko ei.

Kotelointi-, ympäristö- ja räjähdyssuojatut vaatimukset

Kaksi kysymystä ratkaisee kotelon: kuinka paljon pölyä ja vettä pääsee moottoriin ja onko siellä syttyvää ilmaa? Täysin suljettu tuuletinjäähdytetty (TEFC) moottori, jonka IP55-luokiteltu, kestää normaalit sisäolosuhteet ja kevyen pesun. Ulko-, rannikko- tai korkean kosteuden asennukset vaativat yleensä paremman tiivistyksen, korroosionkestäviä kiinnikkeitä ja kondenssiveden viemärin tai anti-kondensaatiolämmittimen.

Jos ilmassa on syttyvää kaasua tai palavaa pölyä, vakiomoottori ei ole vaihtoehto hinnalla millä hyvänsä. Räjähdyssuojatut moottorit on rakennettu ja sertifioitu IEC 60079 -kehyksen mukaisesti, ja niissä on tulenkestävät Ex d -kotelot, jotka on suunniteltu siten, että sisäinen sytytys ei pääse karkaamaan, ja niillä on määritellyt kaasuryhmät, lämpötilaluokat ja vyöhykkeen sopivuus. Tämän väärin saaminen on vaatimustenmukaisuusvirhe, ei suorituskyvyn puute, ja se tulee yleensä esiin turvallisuusauditoinnin aikana eikä käyttöönoton yhteydessä.

YBX3 Explosion-Proof Motors Factory YBX3:n räjähdyssuojattujen moottoreiden tehdas Katso lisää YBX3:n nopea räjähdyssuojattu oikosulkumoottori (2-napainen) Näytä tuote →

Myös ympäristön lämpötilalla ja korkeudella on merkitystä. Moottori, joka on mitoitettu 40 °C:n ympäristön lämpötilaan, menettää käyttökelpoisen tehon tätä korkeammalla, ja vakioarvot edellyttävät asennusta alle 1 000 metrin etäisyydelle. Jos laitoksesi sijaitsee 1500 metrin korkeudessa tai prosessialueesi lämpötila on 55 °C, sano se tiedusteluvaiheessa eikä toimituksen jälkeen.

Tehtävätyyppi: Muuttuva taajuus, jarrutus ja moninopeuksiset tehtävät

Taajuusmuuttajaan kytketty tavallinen asynkroninen moottori ei ole automaattisesti turvallinen yhdistelmä. Invertterikäyttö rasittaa ylimääräistä käämin eristystä ja voi aiheuttaa laakerivirtoja, ja akselille asennettu puhallin lakkaa jäähtymästä tehokkaasti alle 30 Hz:n. Invertterikäyttöinen moottori, jossa on luokan F tai H eristys, itsenäinen tuuletin ja akselin maadoitus, ratkaisee kaikki kolme ongelmaa.

Vaihtuvilla momenttikuormilla, kuten keskipakopumpuilla ja puhaltimilla, teho laskee karkeasti nopeuden kuution mukana, joten käyttölaite maksaa itsensä nopeasti takaisin kuristettuna sovelluksessa. The pumppu ja LVI käyttöprofiili on klassinen tapaus: nopeuden vähentäminen 20 % vähentää absorboitunutta tehoa lähes puoleen.

YVF2 Variable-Frequency Motors Factory YVF2:n vaihtuvataajuisten moottoreiden tehdas Katso lisää YVF2-yleiskäyttöinen taajuusmuuttajamoottori (4-napainen) Näytä tuote →

Kun kuorman on pysyttävä asennossa, jarrumoottori korvaa ulkoisen jarrun vetoakselilla. Jousikäyttöinen, solenoidivapautettu jarru kestää, kun virta katkeaa, mikä on turvallinen oletus nostureissa, indeksointipöydissä ja pakkauslinjoissa. Toistuvat pysähdykset vaativat huomiota jarrujen käyttöjaksoon, koska jarrujen lämmitys, ei moottorin lämmitys, tulee rajoittavaksi tekijäksi. Ja työstökoneille tai kaksinopeuksisille puhaltimille, jotka tarvitsevat vain kaksi kiinteää nopeutta, moninopeuksinen moottori on usein halvempi ja yksinkertaisempi kuin käyttö.

Teknisten tietojen tarkistuslista ennen ostotilauksen antamista

Useimmat valintakiistat juontavat juurensa kyselyn puuttuvaan riviin. Kerää nämä kahdeksan tuotetta ennen kuin pyyntö menee ulos, niin saamasi tarjous on vertailukelpoinen eri toimittajien välillä:

  1. Lähtöteho ja käyttöaste: kW, S1 jatkuva tai ajoittainen, tuntia päivässä ja käynnistykset tunnissa.
  2. Syöttöolosuhteet: jännite, taajuus, vaiheet, sallittu toleranssi ja käytetäänkö VFD:tä.
  3. Nopeus: vaadittu kierrosluku käytettävällä akselilla tai napaluku, jos nopeus on kiinteä.
  4. Kuormaominaisuudet: käynnistysmomentti, irrotusmomentti, ylikuormitusmarginaali ja käyttöhitaus.
  5. Asennus ja mekaaninen liitäntä: B3, B5 tai B35, akselin halkaisija, kiilaura ja pyörimissuunta.
  6. Ympäristö: ympäristön lämpötila, korkeus, kosteus, pöly, syövyttävä tai räjähtävä ilmapiiri, IP- ja Ex-vaatimukset.
  7. Tehokkuusluokka- ja markkinasertifikaatti: CE-, CCC- tai Ex-sertifikaatti kohteen vaatimuksen mukaan.
  8. Dokumentaatio: tyyppikilven tiedot, rutiinitestiraportti, mittapiirustus ja varaosaluettelo.

Yksi päätöspiste toimittajan valinnassa. Valmistaja, joka työskentelee ISO 9001 -laatujärjestelmän alaisuudessa, jossa on oma leimaus, käämitys, koneistus ja lopputestaus, voi tuottaa testitietueen tietylle laatikossa olevalle moottorille yleisen luettelokäyrän sijaan. Pyydä tätä tietuetta ennen tilausta, älä epäonnistumisen jälkeen.

Teollisuuden asynkronisten moottorien UKK

Q1. Mitä eroa on teollisen asynkronisen moottorin ja kolmivaiheisen induktiomoottorin välillä?

Ne kuvaavat samaa konetta. "Asynkroninen" viittaa siihen, että roottori pyörii hieman hitaammin kuin pyörivä kenttä, mikä mahdollistaa vääntömomentin tuottamisen. "Induktio" viittaa roottorin virran indusoimiseen sen sijaan, että sitä syötetään käämin avulla. Teollinen asynkroninen moottori on yksinkertaisesti laajempi termi, jota käytetään tavallisille kolmivaiheisille induktiomoottoreille, joita löytyy kasveista.

Q2. Pitäisikö minun valita IE3 vai IE4 uudelle asennukselle?

Valitse IE3 useimpiin yleisiin tehtäviin ja IE4, kun moottori käy yli noin 2 000 tuntia vuodessa suurella kuormituksella tai kun sähkön hinta on korkea. IE4 on yleensä suurempi tai kalliimpi runko, joten tarkista asennusliitäntä ennen kuin oletat, että se on drop-in -korvaus.

Q3. Kuinka valitsen 2-napaisten, 4-napaisten, 6-napaisten ja 8-napaisten moottoreiden välillä?

Aloita ajettavan laitteiston tarvitsemasta nopeudesta. Keskipakopumput ja puhaltimet sopivat yleensä 2- tai 4-napaisiin. Murskaimet, myllyt ja raskaat kuljettimet tarvitsevat yleensä 6- tai 8-napaisen suuremman vääntömomentin pienemmällä nopeudella. Jos kone toimii oikein ilman hihnaa tai vaihteistoa, sovita napojen lukumäärä suoraan ja vältä vaihteistohäviöt.

Q4. Voiko tavallinen asynkroninen moottori toimia VFD:llä?

Se voi kohtuullisilla nopeusalueilla, mutta se ei ole paras valinta. Invertterikäyttö rasittaa käämin eristystä, saattaa aiheuttaa laakerivirtoja ja menettää jäähdytyksen alle noin 30 Hz, koska akselituuletin hidastuu roottorin mukana. Määritä invertterikäyttöinen moottori, jossa on asianmukainen eristys, itsenäinen jäähdytystuuletin ja akselin maadoitus, kun taajuusmuuttaja on osa suunnittelua.

Q5. Milloin räjähdyssuojattu moottori vaaditaan tavallisen moottorin sijaan?

Aina kun läsnä voi olla syttyvää kaasua, höyryä tai palavaa pölyä, mukaan lukien maalikaapit, liuotinalueet, viljan käsittely, hiilipöly ja monet kemialliset prosessit. Räjähdyssuojatut moottorit on sertifioitu vyöhykkeen, kaasuryhmän ja lämpötilaluokan mukaan, joten paikkaluokitus on tiedettävä ennen tilaamista. Vakiomoottoria ei voida mukauttaa paikan päällä vastaamaan näitä vaatimuksia.

Q6. Mitä tietoja minun on lähetettävä saadakseni tarkan moottoritarjouksen?

Lähetä teho, jännite, taajuus, vaiheet, napaluku tai vaadittu kierrosluku, asennustyyppi, IP- ja Ex-vaatimukset, jos sellaisia ​​on, käyttösuhde, ympäristön lämpötila ja käytettävä laitteisto. Ilmoita VFD- tai jarrusovelluksissa myös nopeusalue, jarrutusmomentti ja käynnistykset tunnissa. Täydelliset tiedot yleensä välttävät toisen kierroksen teknisiltä kysymyksiltä ja lyhentävät toimitusaikaa.


MUKAUTETTU PALVELU  MUKAUTETTU PALVELU  MUKAUTETTU PALVELU  MUKAUTETTU PALVELU 
MUKAUTETTU PALVELU  MUKAUTETTU PALVELU  MUKAUTETTU PALVELU  MUKAUTETTU PALVELU