3-фазный электродвигатель мощностью 10 л.с.: ток полной нагрузки, типоразмеры и руководство IE4

Трехфазный электродвигатель мощностью 10 л.с. потребляет 28 А при 230 В, 14 А при 460 В и около 15 А при 400 В. Все четыре цифры описывают одну и ту же мощность на валу 7,5 кВт, и каждая из них указывает на разные кабели, контакторы и настройки перегрузки.

Выход на валу и электрический вход — это два разных числа. Двигатель мощностью 10 л.с. производит на валу 7,46 кВт механической мощности при полной нагрузке, тогда как мощность, потребляемая им на клеммах, выше, поскольку ни одна машина не преобразует электричество в крутящий момент со 100-процентной эффективностью. Ток, который он потребляет, зависит как от напряжения питания, так и от нагрузки. Монтажники, которые читают «10 л.с.» как электрическую цифру, заказывают контактор на 16 А для двигателя, потребляющего ток 28 А.

В этом руководстве рассматриваются четыре решения, которые определяют, прослужит ли двигатель мощностью 10 л.с. пятнадцать лет или выйдет из строя в первый год: ток полной нагрузки, размеры рамы и монтажа, класс эффективности и метод запуска. Справочные данные взяты из таблицы NEC 430.250 и стандарта IEC 60034-30-1. Для более широкого представления о том, как определяются и защищаются низковольтные машины, см. руководство по выбору двигателя низкого напряжения Более подробно рассматриваются классы эффективности, защита и интеграция приводов.

Что означают номиналы трехфазного электродвигателя мощностью 10 л.с. на паспортной табличке

Трехфазный двигатель мощностью 10 л.с. выдает на вал механическую мощность 7,5 кВт, и каждое другое значение, напечатанное рядом с ним, объясняет, как достигается эта мощность.

Конверсия — это первое, что нужно зафиксировать в голове: 1 л.с. равна 0,746 кВт, значит, 10 л.с. — это 7,46 кВт. IEC округляет одну и ту же мощность до 7,5 кВт, поэтому на паспортной табличке в Европе и на табличке в Северной Америке описывается идентичная машина. Помимо выходной мощности, на табличке указаны цифры, которые имеют значение при покупке: номинальное напряжение, частота, ток полной нагрузки, коэффициент мощности, класс эффективности, режим работы, класс изоляции, максимальная окружающая среда и тип корпуса.

Количество полюсов определяет скорость и крутящий момент, и это влечет за собой самые серьезные механические последствия по сравнению с любым выбором:

Трехфазный асинхронный двигатель серии IE3, корпус H80-355MM Высокоэффективный асинхронный двигатель IE3 в корпусе H80-355MM с 2–12 полюсами и мощностью 0,75–355 кВт, подходящий для непрерывных промышленных приводов, где выбор скорости и крутящего момента имеет значение. Посмотреть продукт →

Крутящий момент соответствует количеству полюсов. Четырехполюсный автомат при мощности 7,5 кВт выдает около 47,8 Нм, а шестиполюсный — около 71,6 Нм на двух третях скорости. Этот дополнительный крутящий момент часто стоит увеличения рамы, поскольку он удаляет ременную передачу или зубчатый редуктор из поезда и устраняет точки износа.

Две фирменные детали вызывают настоящие споры. Двигатель NEMA обычно имеет коэффициент эксплуатации 1,15, который представляет собой допуск на кратковременную перегрузку, а не лицензию на непрерывную работу при 115 процентах номинальной мощности. В машинах IEC обычно указывается коэффициент эксплуатации 1,0 и указывается режим работы как S1, S2 или S3. Двигатель мощностью 10 л.с., выбранный для прерывистой работы и работающий круглосуточно, перегреет обмотку задолго до того, как его подшипники выйдут из строя.

Ток полной нагрузки: число, которое определяет мощность трехфазной цепи электродвигателя мощностью 10 л.с.

Ток полной нагрузки — это сила тока, которую потребляет трехфазный двигатель мощностью 10 л.с. при номинальном напряжении, частоте и мощности. Он определяет номинал кабеля, контактора, реле перегрузки и защиты ответвленной цепи.

Ток возрастает по мере падения напряжения питания, поскольку мощность является произведением напряжения, тока, коэффициента мощности и эффективности. Двигатель мощностью 10 л.с., который потребляет ток 14 А при напряжении 460 В, потребляет вдвое больше энергии при напряжении 230 В:

Практика Северной Америки разделяет расчет на две части. Максимальная токовая нагрузка проводника и защита от короткого замыкания рассчитываются на основе табличного значения тока полной нагрузки, увеличенного на 125 процентов для непрерывного режима работы, поэтому для двигателя на 230 В требуется расчетный ток 35 А и медный провод 8 AWG при температуре 75 °C. Защита от перегрузки работает иначе: реле настраивается по номинальному току полной нагрузки, указанному на паспортной табличке, поэтому для машины на 400 В, на табличке которой указан ток 15 А, тепловой расцепитель должен быть установлен на 15 А.

Выбор контактора заслуживает такой же тщательности. Выбирайте устройство, рассчитанное на использование AC-3 при токе двигателя, а не устройство, указанное на AC-1, поскольку контактор, продаваемый как блок на 20 А, может работать только на ток 9 А, когда он фактически переключает двигатель.

IE3 или IE4: какой класс эффективности стоит при 7,5 кВт

Для четырехполюсного двигателя мощностью 7,5 кВт эффективность IE3 составляет около 91 процента, а IE4 — около 92,4 процента, а при 6000 часах работы в год этот разрыв составляет примерно 1086 кВтч.

Трехфазный высокоэффективный асинхронный двигатель серии IE4 H80-355MM Линейка асинхронных двигателей с более высоким КПД IE4 в типоразмерах H80-355MM мощностью 0,75-355 кВт для энергосберегающих промышленных приводов, где годовая продолжительность работы повышает эффективность. Посмотреть продукт →

Арифметика проста, если разделить выходную и входную мощность на валу. При нагрузке 75 процентов двигатель мощностью 10 л.с. выдает на валу около 5,6 кВт. Разделите на эффективность, чтобы получить потребляемую электрическую мощность: 5,6 кВт при 89,7 процентах (IE2) равняется 6,24 кВт, а та же мощность при 92,4 процентах (IE4) равна 6,06 кВт. Разница в 0,18 кВт за 6000 часов составляет 1086 кВтч, что составляет около 130 долларов США в год по цене 0,12 доллара США за кВтч.

Классы эффективности также являются вопросом соответствия. Европейский регламент 2019/1781 устанавливает IE3 в качестве минимального уровня для двигателей мощностью от 0,75 до 1000 кВт и поднимает планку до IE4 для диапазона от 75 до 200 кВт, поэтому машина мощностью 7,5 кВт находится на уровне IE3. NEMA Premium в Северной Америке в целом эквивалентен IE3, что означает, что сменный двигатель мощностью 10 л.с., приобретенный на любом континенте, имеет сопоставимый минимальный уровень эффективности.

Одно предостережение имеет большее значение, чем этикетка. Двигатель мощностью 10 л.с., работающий при 40 процентах номинальной нагрузки, занимает низкую позицию на кривой эффективности, а изменение этого режима на машину мощностью 5,5 кВт экономит больше энергии, чем любое повышение класса. Прежде чем платить за более высокий класс, сопоставьте рейтинг с нагрузкой.

НЕМА 215Т против МЭК 132М: монтажная ловушка

Рама NEMA 215T и рама IEC 132M несут мощность 10 л.с. на четырех полюсах, но их валы и опоры не взаимозаменяемы, и это несоответствие задерживает больше проектов, чем любая электрическая проблема.

Двигатели TEFC в линейке продуктов NEMA Motor Ступица категории для серии двигателей TEFC NEMA, включая модели премиум-класса, насосов, дробилок, нефтяных скважин и тормозов, полезна при проверке совместимости рамы и монтажа. Посмотреть продукт →

Высоты двух валов различаются на один миллиметр, и это и есть ловушка: двигатель падает в кронштейн, и тогда отверстия для ног не совпадают. Перед размещением заказа на поставку всегда запрашивайте чертеж с размерами и проверяйте диаметр вала, длину вала, ширину шпоночного паза, расстояние между опорными отверстиями и тип фланца или поверхности.

Частота — вторая ловушка. Двигатель с частотой 60 Гц, подключенный к источнику питания с частотой 50 Гц, работает примерно на 17 процентов медленнее, и если напряжение питания остается на паспортном значении, соотношение вольт/герц увеличивается на 20 процентов, увеличивая поток, ток и температуру обмотки. Двигатель с частотой 50 Гц, работающий на частоте 60 Гц, превышает скорость с таким же пределом и может превысить расчетные пределы приводимого оборудования.

Для номинальной мощности 7,5 кВт такие поставщики, как Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd., создают такую ​​же мощность в стандартных низковольтных корпусах IEC, в корпусах NEMA и во взрывозащищенных сериях, поэтому установка, в которой сочетаются стандарты, может быть охвачена одним заказом с соответствующими пускателями и шкафами управления. Обзор тематические исследования приложений до того, как спецификация будет заморожена, — это дешевый способ избежать повторного заказа переходных пластин.

Пусковой ток и защита трехфазного двигателя мощностью 10 л.с.

Трехфазный двигатель мощностью 10 л.с., запущенный напрямую от сети, потребляет в 6–8 раз ток полной нагрузки, который составляет примерно 90–120 А при напряжении 400 В в течение первых нескольких сотен миллисекунд.

1. При прямом пуске используется контактор, реле перегрузки и предохранитель или прерыватель. Это самый простой и дешевый вариант, который приемлем в случаях, когда питание жесткое, а приводимая нагрузка имеет низкую инерцию. Ожидайте увеличения тока полной нагрузки в 6–8 раз при каждом запуске.
2. Запуск звезда-треугольник снижает пусковой ток и крутящий момент примерно до одной трети значений при прямом включении. Для этого требуется двигатель с шестью выводами и задержка переключения, достаточная для того, чтобы двигатель разогнался перед переходом, в противном случае скачок тока при переключении может превысить значение прямого включения.
3. Устройство плавного пуска увеличивает напряжение в течение 5–20 секунд и удерживает пусковой ток на уровне, в 2–4 раза превышающем ток полной нагрузки, с настраиваемым пределом. Он подходит для насосов и вентиляторов, в которых механическая нагрузка нарастает постепенно с увеличением скорости.
4. Частотно-регулируемый привод ограничивает ток до 100–150 процентов от тока полной нагрузки и добавляет контроль скорости. Укажите двигатель для инверторного режима с изоляцией класса F и, на больших корпусах, кольцом заземления вала для защиты подшипников.

Настройки защиты следуют из тех же цифр:

• Установите ток тепловой перегрузки, указанный на паспортной табличке, с классом срабатывания 10 для стандартных нагрузок и классом 20 или 30 для высокоинерционных нагрузок, таких как дробилки и смесители.
• Установите защиту от короткого замыкания от тока полной нагрузки таблицы, поскольку ветвь двигателя обеспечивает гораздо более высокий номинал выключателя, чем схема общего назначения.
• Включите защиту от обрыва фазы. Трехфазный двигатель, работающий на двух фазах, разрушит свою обмотку за считанные минуты.
• На приводе проверьте длину кабеля двигателя на соответствие ограничениям производителя и добавьте выходной дроссель или фильтр du/dt, если длина кабеля большая.

Контрольный список технических характеристик перед заказом двигателя мощностью 10 л.с.

Шесть параметров определяют, подходит ли трехфазный двигатель мощностью 10 л.с. для данного применения, и все шесть должны быть подтверждены на чертеже с размерами до оформления заказа на поставку.

Впишите шесть значений в запрос и попросите сертифицированный отчет об испытаниях. Двигатель мощностью 7,5 кВт достаточно мал, чтобы замены на бумаге выглядели безобидными, и достаточно велик, чтобы неправильный корпус мог остановить производственную линию.

Часто задаваемые вопросы о трехфазных двигателях мощностью 10 л.с.

Сколько ампер потребляет трехфазный двигатель мощностью 10 л.с.?

В таблице NEC 430.250 указаны 30,8 А при 208 В, 28 А при 230 В, 14 А при 460 В и 11 А при 575 В. Четырехполюсная машина IEC мощностью 7,5 кВт IE3 при питании 400 В, 50 Гц обычно показывает от 15,0 до 15,5 А на паспортной табличке. Всегда выбирайте размеры проводников по значениям из таблицы и настраивайте реле перегрузки по значениям, указанным на паспортной табличке.

Может ли трехфазный двигатель мощностью 10 л.с. работать от однофазной сети?

Не напрямую. Вращающийся фазовый преобразователь или преобразователь частоты могут синтезировать третью фазу, но мощность привода должна превышать номинальный ток двигателя, часто в 1,5–2 раза, а номинальные характеристики двигателя должны быть снижены из-за изменения тока охлаждения и пульсаций. Трехфазный двигатель мощностью 10 л.с. с однофазным питанием следует рассматривать как машину мощностью 7–8 л.с., пока производитель не подтвердит иное.

Какой размер кабеля нужен трехфазному двигателю мощностью 10 л.с.?

При 230 В 125 процентов от 28 А составляет 35 А, что требует использования меди 8 AWG при температуре 75 C. При 460 В 125 процентов от 14 А составляет 17,5 А, что требует меди 12 AWG. На длинных участках необходимо увеличить мощность, чтобы удержать падение напряжения в ответвленной цепи в пределах 3 процентов, поэтому проверьте расстояние, а также токовую нагрузку.

10 л.с. - это 7,5 кВт?

Да, на практике. Десять лошадиных сил равны 7,46 кВт, а IEC создает раму мощностью 7,5 кВт для тех же задач, поэтому европейский двигатель мощностью 7,5 кВт и североамериканский двигатель мощностью 10 л.с. функционально идентичны. Усилители с полной нагрузкой на паспортной табличке различаются по напряжению, частоте и классу эффективности, а не по маркировке л.с. или кВт.