Silnik elektryczny 10 KM, 3-fazowy: prąd pełnego obciążenia, rozmiary obudów i przewodnik IE4

Trójfazowy silnik elektryczny o mocy 10 KM pobiera 28 A przy 230 V, 14 A przy 460 V i około 15 A przy 400 V. Wszystkie cztery liczby opisują tę samą moc wyjściową na wale 7,5 kW, a każda wskazuje na inny kabel, stycznik i ustawienie przeciążenia.

Moc wyjściowa wału i wejście elektryczne to dwie różne liczby. Silnik o mocy 10 KM wytwarza na wale 7,46 kW mocy mechanicznej przy pełnym obciążeniu, natomiast moc pobierana na zaciskach jest większa, ponieważ żadna maszyna nie przetwarza energii elektrycznej na moment obrotowy ze 100% wydajnością. Prąd, który pobiera, zależy od napięcia zasilania i obciążenia. Instalatorzy, którzy odczytują „10 KM” jako wartość elektryczną, zamawiają stycznik 16 A do silnika pobierającego 28 A.

W tym przewodniku omówiono cztery decyzje decydujące o tym, czy silnik o mocy 10 KM będzie działał przez piętnaście lat, czy ulegnie awarii w pierwszym roku: prąd przy pełnym obciążeniu, wymiary ramy i montażu, klasa sprawności i metoda rozruchu. Dane referencyjne pochodzą z tabeli NEC 430.250 i normy IEC 60034-30-1. Aby uzyskać szerszy pogląd na specyfikację i ochronę maszyn niskiego napięcia, można zapoznać się z przewodnik wyboru silnika niskonapięciowego omawia bardziej szczegółowo klasy wydajności, ochronę i integrację napędów.

Co oznaczają wartości znamionowe 3-fazowego silnika elektrycznego o mocy 10 KM na tabliczce znamionowej

Silnik trójfazowy o mocy 10 KM dostarcza na wale moc mechaniczną 7,5 kW, a każda inna wartość wydrukowana obok niego wyjaśnia, w jaki sposób wytwarzana jest ta moc.

Konwersja to pierwsza rzecz, którą należy sobie wyobrazić: 1 KM to 0,746 kW, więc 10 KM to 7,46 kW. IEC zaokrągla tę samą moc do 7,5 kW, dlatego też europejska tabliczka znamionowa i północnoamerykańska tabliczka znamionowa opisują identyczną maszynę. Oprócz mocy, na tabliczce znajdują się również istotne dla działu zakupów liczby: napięcie znamionowe, częstotliwość, natężenie prądu przy pełnym obciążeniu, współczynnik mocy, klasa efektywności, obciążenie, klasa izolacji, maksymalna temperatura otoczenia i typ obudowy.

Liczba biegunów decyduje o prędkości i momencie obrotowym i niesie ze sobą największe mechaniczne konsekwencje dowolnego pojedynczego wyboru:

Trójfazowy silnik indukcyjny serii IE3 H80-355MM Wysokowydajny silnik indukcyjny IE3 w obudowach H80-355MM z 2-12 biegunami i mocą wyjściową 0,75-355 kW, odpowiedni do ciągłych napędów przemysłowych, gdzie liczy się wybór prędkości i momentu obrotowego. Zobacz produkt →

Moment obrotowy zależy od liczby biegunów. Przy mocy 7,5 kW maszyna czterobiegunowa wytwarza około 47,8 Nm, natomiast maszyna sześciobiegunowa wytwarza około 71,6 Nm przy dwóch trzecich prędkości. Ten dodatkowy moment obrotowy jest często wart większej ramy, ponieważ usuwa napęd pasowy lub reduktor z zespołu napędowego i eliminuje punkt zużycia.

Dwa szczegóły z tabliczki znamionowej budzą prawdziwe spory. Silnik NEMA ma zwykle współczynnik serwisowy 1,15, który stanowi krótkotrwałe dopuszczalne przeciążenie, a nie zezwolenie na ciągłą pracę przy 115 procentach znamionowych. Maszyny IEC zwykle podają współczynnik serwisowy 1,0 i deklarują obowiązek jako S1, S2 lub S3. Silnik o mocy 10 KM wybrany do pracy przerywanej i pracujący przez całą dobę przegrzeje swoje uzwojenie na długo przed tym, zanim jego łożyska spowodują problemy.

Prąd pełnego obciążenia: liczba, która określa obwód 3-fazowy silnika elektrycznego o mocy 10 KM

Prąd pełnego obciążenia to natężenie prądu pobieranego przez silnik trójfazowy o mocy 10 KM przy napięciu znamionowym, częstotliwości i mocy wyjściowej. Określa ono parametry znamionowe kabla, stycznika, przekaźnika przeciążeniowego i zabezpieczenia obwodu odgałęzionego.

Prąd rośnie wraz ze spadkiem napięcia zasilania, ponieważ moc jest iloczynem napięcia, prądu, współczynnika mocy i sprawności. Silnik o mocy 10 KM, który pobiera prąd 14 A przy napięciu 460 V, pobiera dwukrotnie większy prąd przy napięciu 230 V:

Praktyka północnoamerykańska dzieli obliczenia na dwie części. Prąd znamionowy przewodu i zabezpieczenie przeciwzwarciowe są dobierane na podstawie wartości tabeli prądu pełnego obciążenia zwiększonej o 125 procent przy pracy ciągłej, zatem silnik 230 V potrzebuje prądu projektowego 35 A i przewodu miedzianego 8 AWG w temperaturze 75 C. Zabezpieczenie przed przeciążeniem działa inaczej: przekaźnik jest ustawiany na podstawie amperażu przy pełnym obciążeniu na tabliczce znamionowej, dlatego też maszyna 400 V wykazująca na tabliczce 15 A powinna mieć wyłącznik termiczny ustawiony na 15 A.

Wybór stycznika zasługuje na taką samą ostrożność. Wybierz urządzenie o znamionowym obciążeniu AC-3 przy prądzie silnika, a nie o AC-1, ponieważ stycznik sprzedawany jako jednostka 20 A może być dobry tylko dla 9 A, gdy faktycznie przełącza silnik.

IE3 lub IE4: jaka jest klasa efektywności przy 7,5 kW

W przypadku czterobiegunowego silnika o mocy 7,5 kW sprawność IE3 wynosi około 91 procent, a IE4 około 92,4 procent, a przy 6000 godzinach pracy rocznie różnica ta jest warta około 1086 kWh.

Trójfazowy silnik indukcyjny o wysokiej wydajności serii IE4 H80-355MM Linia silników indukcyjnych o wyższej sprawności IE4 w obudowach H80-355MM, oferujących moc wyjściową 0,75-355 kW do energooszczędnych napędów przemysłowych, gdzie roczny czas pracy sprawia, że wzrost wydajności jest cenny. Zobacz produkt →

Arytmetyka jest prosta, jeśli moc wyjściowa wału i moc wejściowa zostaną rozdzielone. Przy obciążeniu 75% silnik o mocy 10 KM dostarcza na wale około 5,6 kW. Podziel przez sprawność, aby uzyskać pobór energii elektrycznej: 5,6 kW przy 89,7 procent (IE2) równa się 6,24 kW, a ta sama moc wyjściowa przy 92,4 procent (IE4) równa się 6,06 kW. Różnica 0,18 kW w ciągu 6000 godzin wynosi 1086 kWh, co stanowi wartość około 130 USD rocznie przy cenie 0,12 USD za kWh.

Klasy efektywności są również kwestią zgodności. Rozporządzenie europejskie 2019/1781 ustanawia IE3 jako minimum dla silników o mocy od 0,75 kW do 1000 kW i podnosi poprzeczkę do poziomu IE4 dla zakresu od 75 kW do 200 kW, zatem maszyna o mocy 7,5 kW znajduje się w warstwie IE3. NEMA Premium w Ameryce Północnej jest zasadniczo odpowiednikiem IE3, co oznacza, że ​​zamienny silnik o mocy 10 KM zakupiony na dowolnym kontynencie ma porównywalną wydajność.

Jedna uwaga jest ważniejsza niż etykieta. Silnik o mocy 10 KM pracujący przy 40 procentach obciążenia znamionowego znajduje się nisko na krzywej wydajności, a zmiana tej wartości znamionowej na maszynę o mocy 5,5 kW pozwala zaoszczędzić więcej energii niż jakakolwiek modernizacja tej klasy. Dopasuj ocenę do ładunku zanim zapłacisz za wyższą klasę.

NEMA215T w porównaniu z IEC 132M: pułapka montażowa

Rama NEMA 215T i rama IEC 132M przenoszą 10 KM na czterech biegunach, ale ich wały i stopy nie są wymienne, a to niedopasowanie opóźnia więcej projektów niż jakikolwiek problem elektryczny.

Silniki TEFC w linii produktów silników NEMA Kategoria piasty dla serii silników TEFC NEMA, obejmująca modele o najwyższej wydajności, pompy, kruszarkę, szyb naftowy i modele z hamulcem, przydatne przy sprawdzaniu kompatybilności ramy i mocowania. Zobacz produkt →

Obie wysokości wału różnią się o jeden milimetr, co jest dokładnie pułapką: silnik wpada do wspornika, a następnie otwory na stopy nie pokrywają się. Zawsze żądaj rysunku wymiarowego i sprawdź średnicę wału, długość wału, szerokość wpustu, rozstaw otworów na łapy oraz typ kołnierza lub powierzchni czołowej przed wydaniem zamówienia.

Częstotliwość to druga pułapka. Silnik 60 Hz podłączony do zasilania 50 Hz pracuje około 17 procent wolniej, a jeśli napięcie zasilania pozostaje na poziomie wartości z tabliczki znamionowej, stosunek woltów na herc wzrasta o 20 procent, zwiększając strumień, prąd i temperaturę uzwojenia. Silnik 50 Hz przesunięty do 60 Hz osiąga nadmierną prędkość z tym samym marginesem i może przekroczyć ograniczenia projektowe napędzanego sprzętu.

W przypadku mocy znamionowej 7,5 kW dostawcy tacy jak Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd. budują tę samą moc wyjściową w standardowych ramach niskiego napięcia IEC, w ramach NEMA i w zakresach przeciwwybuchowych, dzięki czemu instalacja mieszająca standardy może zostać objęta jednym zamówieniem pasującymi rozrusznikami i szafami sterowniczymi. Przeglądanie studia przypadków zastosowań przed zamrożeniem specyfikacji to tani sposób na uniknięcie konieczności składania drugiego zamówienia na płyty adaptera.

Prąd rozruchowy i ochrona dla silnika trójfazowego o mocy 10 KM

Silnik trójfazowy o mocy 10 KM, uruchamiany bezpośrednio, pobiera od 6 do 8 razy prąd pełnego obciążenia, czyli w przybliżeniu od 90 do 120 A przy 400 V przez pierwsze kilkaset milisekund.

1. Rozruch bezpośredni wykorzystuje stycznik, przekaźnik przeciążeniowy i bezpiecznik lub wyłącznik. Jest to najprostsza i najtańsza opcja, akceptowalna tam, gdzie zasilanie jest sztywne, a napędzane obciążenie ma małą bezwładność. Przy każdym uruchomieniu można spodziewać się prądu przy pełnym obciążeniu od 6 do 8 razy.
2. Rozruch gwiazda-trójkąt zmniejsza prąd rozruchowy i moment obrotowy do około jednej trzeciej wartości w trybie bezpośrednim. Wymaga silnika sześcioprzewodowego i opóźnienia przełączenia wystarczająco długiego, aby silnik przyspieszył przed przejściem, w przeciwnym razie skok prądu przy przełączeniu może przekroczyć wartość w trybie bezpośrednim.
3. Softstarter zwiększa napięcie w ciągu 5 do 20 sekund i utrzymuje prąd rozruchowy na poziomie 2 do 4 razy większym od prądu pełnego obciążenia z możliwością ustawienia limitu. Pasuje do pomp i wentylatorów, w których obciążenie mechaniczne narasta stopniowo wraz z prędkością.
4. Przemiennik częstotliwości ogranicza prąd do 100–150 procent prądu pełnego obciążenia i zapewnia dodatkową kontrolę prędkości. Należy wybrać silnik pracujący z falownikiem, z izolacją klasy F i, w przypadku większych ram, z pierścieniem uziemiającym wał w celu ochrony łożysk.

Ustawienia ochrony wynikają z tych samych liczb:

• Ustaw przeciążenie termiczne na tabliczce znamionowej amperów przy pełnym obciążeniu, z klasą wyzwalania 10 dla standardowych obciążeń i klasą 20 lub 30 dla obciążeń o dużej bezwładności, takich jak kruszarki i mieszalniki.
• Rozmiar zabezpieczenia przed zwarciem na podstawie tabeli prądu pełnego obciążenia, ponieważ obwód odgałęziony silnika pozwala na znacznie wyższą wartość znamionową wyłącznika niż obwód ogólnego przeznaczenia.
• Zawiera zabezpieczenie przed zanikiem fazy. Silnik trójfazowy pracujący na dwóch fazach zniszczy swoje uzwojenie w ciągu kilku minut.
• W przypadku przemiennika sprawdź długość kabla silnika w stosunku do ograniczeń producenta i dodaj dławik wyjściowy lub filtr DV/DT, jeśli przebieg jest długi.

Lista kontrolna specyfikacji przed zamówieniem silnika o mocy 10 KM

Sześć parametrów decyduje o tym, czy silnik trójfazowy o mocy 10 KM pasuje do danego zastosowania i wszystkie sześć należy potwierdzić na rysunku wymiarowym przed wydaniem zamówienia.

Wpisz sześć wartości w zapytaniu i poproś o certyfikowany raport z testów. Silnik o mocy 7,5 kW jest na tyle mały, że zamienniki wyglądają nieszkodliwie na papierze i na tyle duży, że niewłaściwa rama może zatrzymać linię produkcyjną.

Często zadawane pytania dotyczące silników trójfazowych o mocy 10 KM

Ile amperów pobiera silnik trójfazowy o mocy 10 KM?

Tabela NEC 430.250 podaje 30,8 A przy 208 V, 28 A przy 230 V, 14 A przy 460 V i 11 A przy 575 V. Czterobiegunowa maszyna IEC 7,5 kW IE3 na zasilaniu 400 V 50 Hz zazwyczaj pokazuje na tabliczce znamionowej 15,0 do 15,5 A. Zawsze dobieraj przewody na podstawie wartości z tabeli, a przekaźnik przeciążeniowy ustawiaj na podstawie wartości z tabliczki znamionowej.

Czy silnik trójfazowy o mocy 10 KM może pracować na zasilaniu jednofazowym?

Nie bezpośrednio. Obrotowa przetwornica faz lub przetwornica częstotliwości może syntetyzować trzecią fazę, ale przemiennik musi być dobrany powyżej prądu znamionowego silnika, często 1,5 do 2 razy, a silnik powinien zostać obniżony ze względu na zmianę prądu chłodzenia i tętnienia. Silnik trójfazowy o mocy 10 KM zasilany jednofazowo należy traktować jako maszynę o mocy 7–8 KM, dopóki producent nie potwierdzi inaczej.

Jakiego rozmiaru kabla potrzebuje silnik trójfazowy o mocy 10 KM?

Przy 230 V 125 procent z 28 A to 35 A, co wymaga miedzi 8 AWG w temperaturze 75 C. Przy 460 V 125 procent 14 A to 17,5 A, co wymaga miedzi 12 AWG. Długie przebiegi wymagają zwiększenia rozmiaru, aby utrzymać spadek napięcia w obwodzie odgałęzionym w granicach 3 procent, dlatego należy sprawdzić odległość oraz natężenie prądu.

Czy 10 KM to to samo co 7,5 kW?

Tak w praktyce. Dziesięć koni mechanicznych równa się 7,46 kW, a IEC buduje ramę o mocy 7,5 kW do tego samego zadania, więc europejski silnik 7,5 kW i północnoamerykański silnik 10 KM są funkcjonalnie identyczne. Amperomierze przy pełnym obciążeniu z tabliczki znamionowej różnią się napięciem, częstotliwością i klasą wydajności, a nie etykietą KM lub kW.