Przewodnik po silniku elektrycznym 50 KM: rozmiary ram, natężenie prądu przy pełnym obciążeniu i etapy wyboru

Silnik elektryczny o mocy 50 KM, pracujący z prędkością 1800 obr./min i zasilany napięciem 460 V, pobiera około 65 A przy pełnym obciążeniu, obraca 2,125-calowy wał i przykręcany jest do ramy NEMA326T. Te cztery liczby decydują, czy wymiana nastąpi w ciągu weekendu, czy też zamieni się w trzytygodniowy projekt inżynieryjny.

Klasa 50 KM lub 37 kW poza Ameryką Północną to koń pociągowy w przypadku pomp odśrodkowych, sprężarek śrubowych, wentylatorów wież chłodniczych, przenośników taśmowych i mieszalników procesowych. Znajduje się dokładnie na linii podziału małych i średnich maszyn przemysłowych, dlatego też jest to również rozmiar, w którym najczęściej mylone są specyfikacje NEMA i IEC, tabliczki znamionowe 50 Hz i 60 Hz oraz parametry znamionowe pracy standardowej i falownika.

Kupujący, którzy traktują 50 KM jako pojedynczą specyfikację, zazwyczaj płacą za nią później. Moc znamionowa określa tylko moc wału. Nie mówi nic o prądzie pobieranym przez silnik, momencie obrotowym, jaki może dostarczyć, ramie, na której jest zamontowany, ani wymaganej obudowie, a każdy z tych czterech szczegółów może się różnić w przypadku dwóch silników o identycznej tabliczce znamionowej 50 KM.

Co oznacza 50 KM w kilowatach, amperach i momencie obrotowym

Silnik o mocy 50 KM to maszyna o mocy 37 kW, która pobiera 65 A przy 460 V i wytwarza moment obrotowy około 146 Nm przy 1800 obr./min. Kilowaty opisują moc wyjściową, ampery opisują, co musi dostarczyć układ elektryczny, a moment obrotowy opisuje, co faktycznie może obrócić wał.

Prąd pełnego obciążenia to wartość, która wpływa na rozmiar kabla, grzałki rozrusznika i wybór wyłącznika, dlatego jest to pierwsza liczba, którą można wyciągnąć z tabliczki znamionowej lub arkusza danych producenta. Rozpiętość napięć zasilania jest na tyle duża, że ​​silnik zamówiony dla niewłaściwego silnika nie może zostać po prostu ponownie podłączony na miejscu.

Amperaże z tabliczki znamionowej mogą wynosić 5 procent po obu stronach wartości z tabeli, co ma znaczenie, ponieważ przekaźniki przeciążeniowe są ustawione na tabliczce znamionowej. Silnik oznaczony 62 A i jeden oznaczony 68 A wymagają różnych elementów grzejnych, mimo że oba są sprzedawane jako 50 KM.

Współczynnik serwisowy i temperatura otoczenia również wpływają na moc użytkową. Współczynnik serwisowy 1,15 jest powszechny w ramach NEMA i pozwala na krótkotrwałe przeciążenie, podczas gdy silniki IEC mają zwykle ocenę 1,0 z systemem izolacji klasy F i wzrostem temperatury klasy B. Ta sama maszyna fizyczna może zatem nieść dwie bardzo różne obietnice.

Prędkość i moment obrotowy: dlaczego silnik o mocy 50 KM przy 900 obr./min zachowuje się jak inna maszyna

Moc pozostaje stała na wszystkich biegunach, ale moment obrotowy nie: silnik o mocy 50 KM przy 900 obr./min zapewnia dwukrotnie większy moment obrotowy na wale niż silnik o mocy 50 KM przy 1800 obr./min. Zależność wyznacza moment obrotowy równy 5252 pomnożony przez moc podzieloną przez prędkość i decyduje o tym, czy napędzana maszyna może być sprzęgnięta bezpośrednio, czy też wymaga paska lub skrzyni biegów.

Czterobiegunowy silnik o prędkości 1800 obr./min dominuje w przemyśle północnoamerykańskim, ponieważ bezpośrednio odpowiada częstotliwości 60 Hz, podczas gdy jego odpowiednik IEC pracuje z prędkością 1500 obr./min przy 50 Hz. Silnik 60 Hz zasilany częstotliwością 50 Hz spada do 1500 obr./min, więc wentylator lub pompa dobrane odpowiednio do pierwotnego punktu pracy nie powodują już przepływu projektowego.

Tam, gdzie maszyna musi pracować z naprawdę niską prędkością wału, np. przenośnik ślimakowy, napęd pieca obrotowego lub wytłaczarka, silnik o mocy 50 KM jest zwykle łączony ze skrzynią biegów, a nie zamawiany jako rama o prędkości 900 lub 1200 obr./min. Silnik wolnoobrotowy jest większy, cięższy i droższy w przeliczeniu na jednostkę momentu obrotowego, a ponadto trudniej jest go pozyskać jako zamiennik.

NEMA 326T lub IEC 225M: Ramy do silnika o mocy 50 KM

Silnik o mocy 50 KM i prędkości obrotowej 1800 obr./min to zwykle rama zgodna z normą NEMA 326T lub IEC 225M do 250M i nie można ich przykręcić do tej samej podstawy bez adaptera. Średnica wału, rozstaw otworów na stopy i długość całkowita są różne.

Szczegóły ramy mają największe znaczenie podczas prac modernizacyjnych. Zakład wymieniający czterdziestoletni silnik o mocy 50 KM może stwierdzić, że oryginalny wzór stóp jest przestarzały, a nowa rama 326T wymaga wywierconej płyty adaptera lub prefabrykowanej podstawy. Budżetowanie tej płyty jest znacznie tańsze niż wykrywanie niezgodności w oknie wyłączenia.

Wybór obudowy: TEFC, ODP i przeciwwybuchowa

TEFC jest domyślną obudową dla silnika o mocy 50 KM w niemal każdym zakładzie przemysłowym i jest właściwym wyborem, chyba że klasyfikacja obszaru lub środowisko technologiczne mówią inaczej. Otwarte, odporne na kapanie konstrukcje przetrwają tylko w czystym, suchym powietrzu w pomieszczeniu.

Silniki TEFC NEMA do kruszarki pomp przemysłowych i szybów naftowych Zapoznaj się z serią silników TEFC do zastosowań z zamkniętym układem chłodzenia w zastosowaniach przemysłowych, w pompach, kruszarkach, szybach naftowych i z hamulcami, gdzie oczekuje się niezawodnej pracy instalacji. Zobacz produkt →

Żeliwny silnik TEFC o mocy 50 KM przy 1800 obr./min zazwyczaj waży od 600 do 700 funtów (272 do 318 kg), w zależności od materiału ramy. Ramy aluminiowe zmniejszają wagę, ale w inny sposób przenoszą wibracje, dlatego cementownie, kopalnie i zakłady chemiczne pozostają przy żeliwie pomimo utrudnień w obsłudze.

Praca z silnikiem o mocy 50 KM na przetwornicy częstotliwości

Standardowy silnik o mocy 50 KM nie nadaje się automatycznie do napędu o zmiennej częstotliwości. Praca falownika wymaga izolacji dostosowanej do mocy wyjściowej napędu, pierścienia uziemiającego wał do odwracania prądów łożyskowych oraz bezpiecznego zakresu prędkości uzgodnionego z producentem.

Wyjście napędu nie jest czystą falą sinusoidalną. Szybkie przełączanie powoduje przekroczenie napięcia na zaciskach silnika, a efekt rośnie wraz z długością kabla. Powyżej około 100 stóp (30 m) nieekranowanego kabla filtr dU/dt lub dławik wyjściowy staje się standardową praktyką, a nie opcją.

Chłodzenie jest drugim ograniczeniem. Chłodzony silnik TEFC jest wyposażony w wentylator montowany na wale, który traci skuteczność wraz ze spadkiem prędkości. Ciągła praca poniżej około 30 procent prędkości podstawowej zazwyczaj wymaga oddzielnie zasilanej dmuchawy lub silnika pracującego z falownikiem, zbudowanego dla szerokiego zakresu stałego momentu obrotowego.

Trójfazowy silnik indukcyjny niskonapięciowy o zmiennej częstotliwości serii YPT W przypadku napędów o zmiennej prędkości ten silnik YPT oferuje podwójną wentylację, zakres 5–100 Hz i solidną ochronę do ciągłej pracy przemysłowej. Zobacz produkt →

Wydajność i zwrot kosztów: IE3 w porównaniu z IE4 przy 4000 godzin rocznie

Przy 4000 godzinach pracy rocznie silnik IE4 o mocy 50 KM pozwala zaoszczędzić około 360 dolarów na energii elektrycznej w porównaniu ze starszą jednostką IE2, która zwraca premię za efektywność w ciągu dwóch do czterech lat przy typowych stawkach przemysłowych.

Wartości procentowe nie wyglądają imponująco i właśnie dlatego są ignorowane. Wzrost o 1,1 punktu między IE2 i IE3 wynosi 1400 kWh rocznie na pojedynczej maszynie o mocy 50 KM, czyli około 168 dolarów. Małe samo w sobie, ale realne, gdy w zakładzie pracuje ich dwadzieścia na trzy zmiany.

Punkt obciążenia ma znaczenie tak samo jak klasa. Silnik pracujący przy obciążeniu 40% traci więcej na skutek stałych strat i słabego współczynnika mocy niż silnik pracujący przy obciążeniu od 75 do 85%. Metoda rozruchu wiąże się z dodatkowym kosztem: rozruch przez linię pobiera od sześciu do ośmiu razy większy prąd pełnego obciążenia, co może powodować opłaty za żądanie lub skargi dotyczące spadków napięcia z sąsiednich urządzeń. Praktyczny przewodnik dotyczący wydajności i ochrony silników niskonapięciowych warto przeczytać przed sfinalizowaniem specyfikacji.

Wysokowydajny trójfazowy silnik indukcyjny serii IE4 W przypadku energooszczędnych napędów niskiego napięcia ten silnik IE4 łączy w sobie wysoką wydajność, solidne opcje obudowy i niezawodną izolację uzwojenia do ciągłej pracy przemysłowej. Zobacz produkt →

Co sprawdzić przed zamówieniem silnika o mocy 50 KM

Większość problemów z silnikiem o mocy 50 KM pojawiających się podczas uruchamiania ma podłoże w szczegółach specyfikacji, a nie wada produkcyjna. Krótkie sprawdzenie tabliczki znamionowej i napędzanego sprzętu pozwala uniknąć prawie wszystkich z nich.

• Porównaj natężenie prądu przy pełnym obciążeniu z tabliczki znamionowej z zakresem przekaźnika przeciążeniowego, a nie tylko mocą.
• Potwierdź numer ramy, średnicę wału i rowek wpustowy względem istniejącego sprzęgła lub koła pasowego.
• Sprawdź napięcie i częstotliwość zasilania oraz czy instalacja pracuje z częstotliwością 50 Hz czy 60 Hz.
• Sprawdź, czy obudowa odpowiada rysunkowi klasyfikacji obszaru.
• Zapytaj o sprawdzoną sprawność i współczynnik mocy przy obciążeniu 75 procent, a nie tylko w klasie nominalnej.
• Jeśli napęd jest planowany teraz lub później, należy sprawdzić, czy silnik jest przystosowany do pracy z falownikiem.
• Ustal czas realizacji dostawy oraz to, czy wraz z zamówieniem dostarczane są łożyska zapasowe i uszczelki skrzynki zaciskowej.

Czas realizacji jest ukrytą zmienną. Żeliwne ramy o mocy 50 KM o niestandardowym napięciu mogą pracować od ośmiu do szesnastu tygodni, dlatego też zakłady o krytycznym obciążeniu trzymają zapasowe na półce. Przeglądanie sposobu wdrażania porównywalnych silników w podobnych zakładach pomaga ustalić rozsądną politykę dotyczącą części zamiennych i zainstalowanych aplikacji silnikowych w branży cementowej, górniczej i chemicznej pokazują, jak często te części zamienne są rzeczywiście potrzebne.

Często zadawane pytania dotyczące silników elektrycznych o mocy 50 KM

Ile amperów pobiera silnik elektryczny o mocy 50 KM?

Silnik o mocy 50 KM pobiera 65 A przy 460 V, 130 A przy 230 V i 52 A przy 575 V przy pełnym obciążeniu, zgodnie z tabelą NEC 430.250. Rzeczywisty prąd na tabliczce znamionowej może różnić się o około 5 procent, dlatego zabezpieczenie przed przeciążeniem należy zawsze ustawiać na podstawie tabliczki znamionowej, a nie tabeli.

Czy silnik o mocy 50 KM to to samo, co 37 kW?

Tak. Jedna moc równa się 0,746 kW, więc 50 KM to 37,3 kW, a producenci określają równoważną moc metryczną jako 37 kW. Tabliczki znamionowe NEMA i IEC opisują tę samą moc wyjściową wału w różnych jednostkach.

Jaka rama NEMA to silnik o mocy 50 KM?

Silnik o mocy 50 KM i prędkości obrotowej 1800 obr./min to zazwyczaj NEMA 326T z wałem 2,125 cala, podczas gdy wersje 3600 obr./min wykorzystują ramę 284TS lub 324TS, a wersje 1200 obr./min wykorzystują ramę 364T. Odpowiedniki IEC dla tej samej mocy 37 kW to zwykle 225M lub 250M.

Czy standardowy silnik o mocy 50 KM może współpracować z przetwornicą częstotliwości?

Tylko jeśli jest przystosowany do pracy z falownikiem. Silniki standardowe mogą tolerować pracę przemiennika z krótkimi kablami i umiarkowanym zakresem prędkości, ale naprężenia izolacji, prądy na wale i zmniejszone samochłodzenie przy niskiej prędkości sprawiają, że silnik pracujący z falownikiem lub silnik z oddzielną wentylacją jest bezpieczniejszym wyborem do pracy ciągłej.