Kotiin / Uutiset / Teollisuuden uutisia / Pienjännitemoottorit: jännitealue, valintasäännöt ja IE3/IE4-tehokkuus

Pienjännitemoottorit: jännitealue, valintasäännöt ja IE3/IE4-tehokkuus

Jos moottorin tyyppikilvessä lukee 400 V, 415 V, 460 V tai 690 V, kyseessä on pienjännitemoottori. Johtopäätös tulee ensin: lähes jokaiseen alle 1 MW:n teollisuuskäyttöön matala jännitys on oikea valinta, koska koko sen ympärillä oleva ketju kontaktoreista ja kaapelista pehmokäynnistimiin ja varalaakereihin on vakiona, edullinen ja saatavilla kaikkialla. Vaikea osa ei ole jännitealue. Se saa napamäärän, kotelon, eristyksen ja tehokkuusluokan oikeaan todelliseen käyttöön.

Mitä alhainen jännitys tarkoittaa käytännössä

Matala jännitys, yleensä lyhennettynä LT:ksi, kuvaa kaistaa, jonka IEC 60038 luokittelee matalajännitteeksi: jopa 1 000 V AC vaiheiden välillä. Sen yläpuolella moottorit muuttuvat keskijännitteisiksi tai suurjännitteiksi ja sähköinen arkkitehtuuri muuttuu kokonaan MV-kytkimen, MV-kaapelipäätteiden ja 3,3 kV, 6,6 kV, 10 kV tai 11 kV:n käynnistimen tai taajuusmuuttajan myötä. Matala jännitys on arkipäiväinen termi Isossa-Britanniassa, Intiassa, Lähi-idässä ja suuressa osassa Aasiaa; matala jännite on vastaava sanamuoto IEC:n ja Pohjois-Amerikan asiakirjoissa.

Lähes kaikki pienjännitteiset teollisuusmoottorit ovat kolmivaiheisia asynkronisia (induktio)koneita, joiden teho on noin 0,06 kW - 1 000 kW, ja 690 V on käytännöllinen katto vakiomallissa. Yksivaiheisia pienjännitemoottoreita on olemassa 230 V jännitteellä, mutta ne ovat harvoin järkeviä yli 2,2 kW, koska käynnistysvirta ja rungon koko kasvavat nopeasti.

Taulukko 1. Teollisuusmoottoreissa käytetyt jännitealueet. Matala jännitys kattaa ylivoimaisesti laajimman valikoiman jokapäiväisiä tehtäviä.
Jännitealue Tyypilliset moottorin jännitteet Tyypillinen tehoalue Käynnistyslaitteet
Matala jännitys (LV) 230, 400, 415, 460, 480, 525, 690 V 0,06 - 1000 kW DOL, tähti-delta, pehmokäynnistin, LV VFD
Keskijännite (MV) 3,3, 6,6, 10, 11 kV 200 kW - 20 MW MV pehmokäynnistin tai MV VFD
Korkea jännite Yli 33 kV Ei käytetä vakiomoottoreissa Ei sovellu

Matalajännitysnauhan kaupallinen etu on standardointi. Kontaktorit, ylikuormitusreleet, kaapeliläpiviennit, liitäntäkotelot ja laakerit ovat valmiita tuotteita, joilla on lyhyt toimitusaika, ja vaihtomoottori voidaan usein hankkia muutamassa päivässä eikä kuukausissa.

Kuinka matalajännitemoottori rakennetaan

Tavallinen matalajännitemoottori on täysin suljettu tuuletinjäähdytetty (TEFC) kone. Staattorissa on kolmivaiheinen käämitys laminoidussa teräsytimessä, roottori on oravahäkki, akseli pyörii kahdessa vierintälaakerissa ja kopan alla oleva akselille asennettu tuuletin työntää ilmaa rungon evien yli. Liitinkotelo, tyyppikilpi, nostopisteet ja asennusjalat on valettu tai koneistettu samaan runkoon, minkä vuoksi yhden toimittajan 4-napainen moottori voi yleensä pudota toisen toimittajan alueelle.

Liitinlaatikko Staattori ja roottori Jäähdytystuuletin ja koppa Akseli ja avain Asennusjalat
Kuva 1. Tyypillinen matalajännitteinen TEFC-moottori, joka näyttää tärkeimmät osat, jotka näkyvät tietolomakkeessa.

Kaksi tyyppikilven luokitusta ansaitsevat huomion hankinnan aikana. Luokan F eristys luokan B lämpötilan nousulla on normaali teollisuusspesifikaatio: käämitysjärjestelmä on mitoitettu 155 °C:seen, mutta rakenne pitää todellisen nousun luokan B rajoissa nimelliskuormituksella, mikä pidentää eristeen käyttöikää huomattavasti. IP55 on tavallinen pölysuojattu ja vesisuihkua mistä tahansa suunnasta kestävä kotelo, joka sopii pumppuhuoneisiin, työpajoihin ja suojaiseen ulkoasennukseen.

Nopeus, vääntömomentti ja napaluku

Napaluku määrittää nopeuden ja nopeus vääntömomentin. 50 Hz:n syötössä synkroniset nopeudet ovat 3000, 1500, 1000 ja 750 rpm 2-, 4-, 6- ja 8-napaisilla kierroksilla, ja täyskuormitusnopeus on muutaman prosentin pienempi luiston vuoksi. Suhde on suoraviivainen: vääntömomentti Nm:nä on 9 550 kerrottuna teholla kW jaettuna nopeudella rpm. 15 kW:n 4-napainen moottori tuottaa siten noin 99 Nm täydellä kuormituksella, kun taas sama 15 kW:n 8-napainen moottori tuottaa noin 199 Nm.

Taulukko 2. Likimääräiset täyden kuorman nopeudet ja vääntömomentti 15 kW:n pienjännitemoottorille taajuudella 50 Hz ja 60 Hz.
puolalaiset Nopeus 50 Hz Nopeus 60 Hz Vääntömomentti 15 kW Tyypillinen tehtävä
2 Noin 2900 rpm Noin 3500 rpm Noin 49 Nm Pumput, tuulettimet, nopeat koneet
4 Noin 1450 rpm Noin 1750 rpm Noin 99 Nm Yleiskäyttöiset, pumput, kuljettimet
6 Noin 960 rpm Noin 1160 rpm Noin 149 Nm Sekoittimet, murskaimet, raskas käynnistys
8 Noin 720 rpm Noin 870 rpm Noin 199 Nm Hitaat kuljettimet, myllyt, suoraajo

Valitse napaluku käytettävän koneen tarvitsemasta vääntömomentista ja nopeudesta, ei tavan mukaan. 2-napainen moottori on kompakti ja edullinen, mutta tarjoaa kapea-alaisen hyödyllisen vääntömomentin, kun taas 8-napainen suoravetomoottori poistaa vaihteiston painon ja hinnan kustannuksella. Yleisissä pumppu-, tuuletin- ja kuljetinkäytössä 4-napainen IE3-kone, kuten YE3/IE3-yleiskäyttöinen korkeatehoinen 4-napainen oikosulkumoottori, on järkevä oletusarvo.

YE3/IE3 General-Purpose High-Efficiency Induction Motor (4-pole) YE3/IE3 yleiskäyttöinen erittäin tehokas oikosulkumoottori (4-napainen) YE3/IE3-yleiskäyttöinen korkeatehoinen oikosulkumoottori (4-napainen) on osa YE3(IE3)-tehokasta sarjaa, jonka synkroninen nopeus on 1500 RPM ja virtalähde... Näytä tuote →

Tehokkuusluokat ja juoksemisen kustannukset

IEC 60034-30-1 määrittelee kansainväliset tehokkuusluokat IE1–IE4. EU:ssa asetus 2019/1781 on vaatinut IE3:n vähimmäisarvoksi useimmille kolmivaihemoottoreille 0,75 kW:sta 1 000 kW:iin heinäkuusta 2021 lähtien, ja IE4 vaaditaan tietyille luokituksille heinäkuusta 2023 lähtien, ja vastaavia vähimmäishyötysuhdesääntöjä sovelletaan monilla muilla markkinoilla. Vertailuarvona IE3-moottorilla on noin 20 % pienemmät häviöt kuin saman tehon IE2-koneella.

IE3 EU:n vähimmäisvaatimus useimmille 0,75–1 000 kW moottoreille heinäkuusta 2021 lähtien
90 % Tyypillinen sähkön osuus elinkaaren kustannuksista
~20 % Pienemmät häviöt IE3:ssa verrattuna IE2:een samalla lähdöllä

Ostohinta ei ole määräävä hinta. Energiavirastojen mainitsemat elinkaaritutkimukset osoittavat tyypillisesti, että sähkön osuus moottorin kokonaiskustannuksista on reilusti yli 90 % 10–15 vuoden jatkuvan käytön aikana, kun taas itse moottori on vain pieni murto-osa. Tästä syystä IE4-premium maksaa itsensä takaisin kuukausissa 24/7-pumpulla ja voi kestää vuosia, kun moottori käy muutaman sadan tunnin vuodessa. Kun käyttö on jatkuvaa ja kuorma on lähes täynnä, IE4-kone, kuten YE4/IE4-yleiskäyttöinen energiaa säästävä 4-napainen oikosulkumoottori, on halvempi valinta sen käyttöiän aikana.

YE4/IE4 General-Purpose Energy-Saving Induction Motor (4-pole) YE4/IE4 yleiskäyttöinen energiaa säästävä induktiomoottori (4-napainen) Jos 2-napainen malli on rakennettu nopeutta varten, 4-napainen YE4/IE4 yleiskäyttöinen energiaa säästävä induktiomoottori on rakennettu yhteensopivuutta varten. Synkronisella nopeudella 1500 R... Näytä tuote →

Sivuston ehdot, jotka muuttavat valintaa

Neljä sivuston ehtoa työntävät projektin säännöllisesti pois luettelon oletusarvosta:

  • Ympäristön lämpötila yli 40 °C tai korkeus yli 1000 m. Vakioarvoissa oletetaan 40 °C ja 1000 m, ja tehoa on vähennettävä näiden arvojen yläpuolelle.
  • Vaihtelevan nopeuden toiminta. Invertterisyöttö lisää harmonisia häviöitä, nopeampaa jännitteen nousua liittimissä ja suuremmissa rungoissa akselijännitteitä.
  • Syövyttävät, kosteat tai huuhdeltavat alueet, joissa IP55 on vain perusarvo ja tarvitaan korkeampi suojaus sekä sopiva maalijärjestelmä.
  • Toistuva käynnistys ja pysäytys, joka vaatii korkeamman käyttöluokituksen ja usein sähkömagneettisen jarrun pitämistä tai asettamista varten.

Jos nopeudensäätö on osa prosessia, VFD-luokiteltu kone, kuten YVF2-yleiskäyttöinen taajuusmuuttajamoottori, 4-napainen, välttää jäähdytys- ja eristyskompromissit, jotka aiheutuvat tavallisen moottorin syöttöjännitteestä vaihtosuuntaajassa. Tehtävät mm pumppu- ja LVI-huolto Yhdistä pitkät käyttötunnit vaatimattomaan käynnistysmomenttiin, missä hyötysuhdeluokalla on suurin vaikutus käyttökustannuksiin.

YVF2 General-Purpose Variable-Frequency Motor (4-pole) YVF2 yleiskäyttöinen taajuusmuuttajamoottori (4-napainen) YVF2-yleiskäyttöinen säädettävä taajuusmoottori (4-napainen) tarjoaa tasaisen nopeudensäädön ja vahvan monipuolisuuden, joka sopii monenlaisiin yleiskäyttöisiin... Näytä tuote →

Missä matalajännitemoottorit todellisuudessa epäonnistuvat

Koska matalajännitteisiä moottoreita käytetään niin laajasti, niiden vikakuvio on hyvin dokumentoitu. IEEE:n ja EPRI:n julkaisemat moottoreiden luotettavuustutkimukset ovat jatkuvasti havainneet saman jakautumisen kolmivaiheisissa oikosulkumoottoreissa: laakerit aiheuttavat suurimman osan vioista, sen jälkeen staattorin käämien eristys, ja roottori- ja akseliongelmat ovat kaukana takana.

Laakerit 41 %
Staattorin käämitys 37 %
Roottori ja akseli 10 %
Muut syyt 12 %
Kuva 2. Vikojen osuus komponenteittain kolmivaiheisissa oikosulkumoottoreissa IEEE- ja EPRI-moottorien luotettavuustutkimusten perusteella.

Huollon suunnittelussa tämä tarkoittaa suuntausta, hihnan kireyttä, voiteluväliä ja laakereiden laatua tärkeämpää kuin sähköpäivitykset. Invertteritoiminta voi kiihdyttää laakerien vaurioitumista akselivirtojen kautta, minkä vuoksi suuremmat invertterikäyttöiset moottorit on usein määritelty eristetyillä laakereilla tai akselin maadoitusrenkaalla.

Kun alhainen jännitys ei ole enää oikea vastaus

Alhainen jännitys lakkaa olemasta taloudellista kolmessa tilanteessa: teho ylittää noin 1 MW, kaapeli kulkee tarpeeksi pitkään, jotta jännitehäviö ja johtimen koko muuttuvat epäkäytännöllisiksi, ja asennukset, joissa pienjännitekiskon oikosulkutaso tekee kojeistoista kalliita. 500 kW:n moottori 400 V:n jännitteellä kuluttaa noin 870 A, mikä vaatii jo useita rinnakkaisia ​​kaapeliajoja ja erittäin suuren katkaisijan; 6,6 kV:lla sama moottori kuluttaa noin 53 A. Pienen jännitteen ja keskijännitteen välinen risteys on normaalisti välillä 500 kW ja 1 500 kW ja nousee, kun käynnistimen ja moottorin välinen etäisyys kasvaa.

Teknisten tietojen tarkistuslista ennen tilaamista

Lyhyt tarkistuslista estää useimmat tilausvirheet:

  1. Syöttö: jännite, taajuus, vaiheiden lukumäärä ja toimiiko moottori VFD:llä.
  2. Käyttöpiste: vaadittu vääntömomentti ja nopeus, napojen lukumäärä ja käynnistystapa.
  3. Kohdemarkkinoiden vaatima tehokkuusluokka sekä kaikki sertifikaatit, kuten CE, CCC tai ISO 9001.
  4. Kotelo ja eristys: IP-luokitus, eristysluokka ja lämpötilan nousu.
  5. Ympäristö: ympäristön lämpötila, korkeus, kosteus, syövyttävä tai räjähtävä ilmapiiri.
  6. Mekaaninen: asennusjärjestely (B3, B5 tai B35), akselin mitat, pyörimissuunta ja liitäntärasian asento.
  7. Kaupallinen: varaosien saatavuus, toimitusaika ja testiraporttien toimittaminen.

Usein kysyttyjä kysymyksiä matalajännitemoottoreista

Q1. Mikä on matalajännitemoottori?

Pienjännitemoottori on suunniteltu toimimaan jopa 1 000 V AC:n pienjännitelähteillä. Käytännössä lähes kaikki ovat kolmivaiheisia oikosulkumoottoreita, joiden nimellisjännite on 230 V - 690 V.

Q2. Mikä on pienjännitemoottorin jännitealue?

Vakiojännitemoottorit on valmistettu 230 V, 400 V, 415 V, 460 V, 480 V tai 690 V taajuudella 50 Hz tai 60 Hz. 690 V on tavallinen yläraja.

Q3. Mitä eroa on matalajännitteisellä ja korkeajännitemoottorilla?

Matalajännitteiset moottorit toimivat jopa 1 000 V:n jännitteellä vakiojännitekojeistolla ja -kaapelilla. Suurjännitteiset moottorit käyvät 3,3 kV:lla ja sitä suuremmalla jännitteellä ja käynnistyvät normaalisti yli 500 kW:lla.

Q4. Kuinka valitsen 2-, 4-, 6- ja 8-napaisten moottoreiden välillä?

Yhdistä käytettävän koneen nopeus ja vääntömomentti. 50 Hz:llä 2-napainen pyörii lähellä 2 900 rpm, 4-napainen lähellä 1 450 rpm, 6-napainen lähellä 960 rpm ja 8-napainen lähellä 720 rpm.

Q5. Onko IE3- tai IE4-moottori ylimääräisen hinnan arvoinen?

Jatkuvassa työssä kyllä. Sähkö on yleensä yli 90 % elinkaaren kustannuksista, joten IE3- tai IE4-tehokkuus maksaa hintaeron nopeasti takaisin. Jaksottaisessa työssä takaisinmaksu on hitaampaa.

Q6. Voiko pienjännitemoottori toimia VFD:llä?

Vakiomoottori voi toimia VFD:llä rajoissa, mutta invertterikäyttöiset moottorit käsittelevät harmonisia ja jäähdytystä paremmin. Pitkät kaapelit ja korkeat kytkentätaajuudet lisäävät käämitys- ja laakeririskiä.

Q7. Mitä IP55 tarkoittaa matalajännitteisessä moottorissa?

IP55 tarkoittaa, että kotelo on pölysuojattu ja vesisuihkunkestävä mistä tahansa suunnasta, mikä kattaa useimmat sisätilojen teollisuus- ja suojaiset ulkoasennukset.

Oikeiden teknisten tietojen saaminen ensimmäistä kertaa

Pienjännitemoottorit ovat teollisuuslaitosten työhevosia, ja useimmat määritysvirheet syntyvät, kun niitä käsitellään pelkkänä kilowatteina tilattavana hyödykkeenä. Jännitteellä, napamäärällä, hyötysuhdeluokalla ja kotelolla on kullakin mitattavissa oleva vaikutus energiakustannuksiin ja seisokkiaikaan. Jos tarvitset apua moottorin sovittamisessa tiettyyn käyttötarkoitukseen, lähetä kuormatiedot, toimitustiedot ja ympäristö , ja runko, tehokkuusluokka ja vaihtoehdot voidaan vahvistaa ennen kuin sitoudut tilaukseen.


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