Trang chủ / Tin tức / Tin tức ngành / Động cơ điện áp thấp: Dải điện áp, quy tắc lựa chọn và hiệu suất IE3/IE4

Động cơ điện áp thấp: Dải điện áp, quy tắc lựa chọn và hiệu suất IE3/IE4

Nếu bảng tên trên động cơ ghi 400 V, 415 V, 460 V hoặc 690 V thì đó là động cơ có điện áp thấp. Kết luận được đưa ra trước tiên: đối với hầu hết mọi bộ truyền động công nghiệp dưới khoảng 1 MW, độ căng thấp là lựa chọn phù hợp, bởi vì toàn bộ dây chuyền xung quanh nó, từ công tắc tơ và cáp đến bộ khởi động mềm và vòng bi dự phòng, đều là tiêu chuẩn, rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi. Phần khó khăn không phải là dải điện áp. Nó đang đạt được số lượng cực, vỏ bọc, lớp cách nhiệt và cấp hiệu suất phù hợp với nhiệm vụ thực tế.

Căng thẳng thấp có nghĩa là gì trong thực tế

Độ căng thấp, thường được rút ngắn thành LT, mô tả dải mà IEC 60038 phân loại là điện áp thấp: lên đến 1.000 V AC giữa các pha. Trên mức đó, động cơ trở thành điện áp trung thế hoặc điện áp cao và kiến ​​trúc điện thay đổi hoàn toàn, với thiết bị đóng cắt MV, đầu cuối cáp MV và bộ khởi động hoặc bộ truyền động có điện áp định mức 3,3 kV, 6,6 kV, 10 kV hoặc 11 kV. Căng thẳng thấp là thuật ngữ thường ngày ở Anh, Ấn Độ, Trung Đông và phần lớn châu Á; điện áp thấp là từ ngữ tương đương trong tài liệu của IEC và Bắc Mỹ.

Hầu hết tất cả các động cơ công nghiệp có độ căng thấp đều là máy không đồng bộ (cảm ứng) ba pha có công suất từ ​​khoảng 0,06 kW đến 1.000 kW, với mức trần thực tế cho thiết kế tiêu chuẩn là 690 V. Động cơ điện áp thấp một pha tồn tại ở 230 V, nhưng chúng hiếm khi có ý nghĩa trên 2,2 kW vì dòng khởi động và kích thước khung tăng nhanh.

Bảng 1. Các dải điện áp dùng cho động cơ công nghiệp. Độ căng thấp bao trùm phạm vi rộng nhất của các nhiệm vụ hàng ngày.
Dải điện áp Điện áp động cơ điển hình Phạm vi công suất điển hình Thiết bị khởi động
Điện áp thấp (LV) 230, 400, 415, 460, 480, 525, 690V 0,06 đến 1.000 kW DOL, sao-tam giác, khởi động mềm, LV VFD
Trung thế (MV) 3,3, 6,6, 10, 11 kV 200 kW đến 20 MW Khởi động mềm MV hoặc MV VFD
Điện áp cao Trên 33 kV Không được sử dụng cho động cơ tiêu chuẩn Không áp dụng

Ưu điểm thương mại của dải điện áp thấp là tiêu chuẩn hóa. Công tắc tơ, rơle quá tải, bộ đệm cáp, hộp đầu cuối và vòng bi là những mặt hàng có sẵn với thời gian thực hiện ngắn và động cơ thay thế thường có thể được cung cấp trong vòng vài ngày thay vì vài tháng.

Động cơ điện áp thấp được chế tạo như thế nào

Động cơ điện áp thấp tiêu chuẩn là máy làm mát bằng quạt (TEFC) hoàn toàn khép kín. Stator mang cuộn dây ba pha trong lõi thép nhiều lớp, rôto là lồng sóc, trục chạy trong hai ổ lăn và một quạt gắn trục dưới nắp chụp đẩy không khí qua các vây khung. Hộp đầu cuối, bảng tên, điểm nâng và chân lắp được đúc hoặc gia công vào cùng một khung, đó là lý do tại sao động cơ 4 cực của một nhà cung cấp thường có thể rơi vào vị trí của nhà cung cấp khác.

Hộp thiết bị đầu cuối Stator và rôto Quạt làm mát và vỏ Trục và chìa khóa Chân gắn
Hình 1. Động cơ TEFC điện áp thấp điển hình, hiển thị các bộ phận chính xuất hiện trên biểu dữ liệu.

Hai bảng tên xếp hạng xứng đáng được chú ý trong quá trình mua sắm. Cách điện Loại F với mức tăng nhiệt độ Loại B là thông số kỹ thuật công nghiệp thông thường: hệ thống cuộn dây được định mức ở 155 °C, nhưng thiết kế giữ mức tăng thực tế trong giới hạn Loại B ở tải định mức, giúp kéo dài tuổi thọ cách điện đáng kể. IP55 là loại vỏ thông thường, được bảo vệ chống bụi và chống lại tia nước từ mọi hướng, phù hợp với phòng máy bơm, nhà xưởng và lắp đặt ngoài trời có mái che.

Tốc độ, mô-men xoắn và số cực

Số cực đặt tốc độ và tốc độ đặt mô-men xoắn. Trên nguồn cung cấp 50 Hz, tốc độ đồng bộ là 3.000, 1.500, 1.000 và 750 vòng/phút cho 2, 4, 6 và 8 cực, và tốc độ đầy tải thấp hơn vài phần trăm do bị trượt. Mối quan hệ rất đơn giản: mô-men xoắn tính bằng Nm bằng 9.550 nhân với công suất tính bằng kW, chia cho tốc độ tính bằng vòng/phút. Do đó, một động cơ 4 cực 15 kW tạo ra khoảng 99 Nm ở mức đầy tải, trong khi cùng một dây quấn 15 kW cho 8 cực tạo ra khoảng 199 Nm.

Bảng 2. Tốc độ đầy tải gần đúng và mô-men xoắn cho động cơ điện áp thấp 15 kW ở tần số 50 Hz và 60 Hz.
Người Ba Lan Tốc độ ở 50 Hz Tốc độ ở 60 Hz Mô-men xoắn ở 15 kW Nhiệm vụ điển hình
2 Khoảng 2.900 vòng/phút Khoảng 3.500 vòng/phút Khoảng 49 Nm Máy bơm, quạt, máy tốc độ cao
4 Khoảng 1.450 vòng/phút Khoảng 1.750 vòng/phút Khoảng 99 Nm Mục đích chung, máy bơm, băng tải
6 Khoảng 960 vòng/phút Khoảng 1.160 vòng/phút Khoảng 149 Nm Máy trộn, máy nghiền, khởi động nặng
8 Khoảng 720 vòng/phút Khoảng 870 vòng/phút Khoảng 199 Nm Băng tải chậm, máy nghiền, truyền động trực tiếp

Chọn số cực từ mô-men xoắn và tốc độ mà máy được điều khiển cần chứ không phải theo thói quen. Động cơ 2 cực nhỏ gọn và rẻ tiền nhưng cung cấp dải mô-men xoắn hữu ích hẹp, trong khi động cơ dẫn động trực tiếp 8 cực loại bỏ hộp số với chi phí về trọng lượng và giá thành. Đối với nhiệm vụ chung của máy bơm, quạt và băng tải, máy IE3 4 cực như động cơ cảm ứng hiệu suất cao mục đích chung YE3/IE3 4 cực là mặc định hợp lý.

YE3/IE3 General-Purpose High-Efficiency Induction Motor (4-pole) Động cơ cảm ứng hiệu suất cao đa năng YE3/IE3 (4 cực) Động cơ cảm ứng hiệu suất cao đa năng YE3/IE3 (4 cực) là một phần của dòng hiệu suất cao YE3(IE3), với tốc độ đồng bộ 1500 vòng/phút và mất nguồn... Xem sản phẩm →

Các lớp hiệu quả và chi phí vận hành

IEC 60034-30-1 xác định các cấp hiệu suất quốc tế IE1 đến IE4. Tại EU, Quy định 2019/1781 đã yêu cầu IE3 là mức tối thiểu cho hầu hết các động cơ ba pha từ 0,75 kW đến 1.000 kW kể từ tháng 7 năm 2021, với IE4 được yêu cầu cho một số xếp hạng nhất định từ tháng 7 năm 2023 và các quy tắc về hiệu suất tối thiểu tương đương được áp dụng ở nhiều thị trường khác. Để làm chuẩn, động cơ IE3 có tổn thất thấp hơn khoảng 20% ​​so với máy IE2 có cùng công suất.

IE3 Mức tối thiểu của EU đối với hầu hết các động cơ 0,75 đến 1.000 kW kể từ tháng 7 năm 2021
90% Tỷ trọng điển hình của chi phí trọn đời do điện tiêu thụ
~20% Suy hao trong IE3 thấp hơn so với IE2 ở cùng mức đầu ra

Giá mua không phải là chi phí quyết định. Các nghiên cứu về vòng đời được các cơ quan năng lượng trích dẫn thường cho thấy điện năng chiếm hơn 90% tổng chi phí của động cơ trong thời gian hoạt động liên tục từ 10 đến 15 năm, trong khi bản thân động cơ chỉ chiếm một phần nhỏ. Đó là lý do tại sao phí bảo hiểm IE4 sẽ tự hoàn trả trong vòng vài tháng đối với máy bơm hoạt động 24/7 và có thể mất nhiều năm đối với động cơ chạy vài trăm giờ mỗi năm. Khi làm việc liên tục và tải gần đầy, máy IE4 chẳng hạn như động cơ cảm ứng tiết kiệm năng lượng đa năng YE4/IE4 4 cực là lựa chọn rẻ hơn so với thời gian sử dụng của nó.

YE4/IE4 General-Purpose Energy-Saving Induction Motor (4-pole) Động cơ cảm ứng tiết kiệm năng lượng đa năng YE4/IE4 (4 cực) Nếu model 2 cực được thiết kế cho tốc độ thì Động cơ cảm ứng tiết kiệm năng lượng đa năng YE4/IE4 4 cực được thiết kế để tương thích. Với tốc độ đồng bộ 1500 R... Xem sản phẩm →

Điều kiện trang web thay đổi lựa chọn

Bốn điều kiện của địa điểm thường xuyên đẩy dự án ra khỏi danh mục mặc định:

  • Nhiệt độ môi trường trên 40°C hoặc độ cao trên 1.000 m. Xếp hạng tiêu chuẩn giả định là 40 °C và 1.000 m và công suất phải được giảm xuống trên các giá trị đó.
  • Hoạt động tốc độ thay đổi. Nguồn cung cấp biến tần làm tăng thêm tổn thất hài, tăng điện áp nhanh hơn ở các đầu cực và trên các khung lớn hơn, điện áp trục.
  • Các khu vực bị ăn mòn, ẩm ướt hoặc bị rửa trôi, trong đó IP55 chỉ là mức cơ bản và cần có mức bảo vệ cao hơn cùng với hệ thống sơn phù hợp.
  • Khởi động và dừng thường xuyên, đòi hỏi mức công suất cao hơn và thường là phanh điện từ để giữ hoặc định vị.

Trong trường hợp điều khiển tốc độ là một phần của quy trình, máy được xếp hạng VFD chẳng hạn như động cơ 4 tần số biến thiên mục đích chung YVF2 sẽ tránh được sự ảnh hưởng đến khả năng làm mát và cách điện của động cơ tiêu chuẩn khi cung cấp biến tần. Những nhiệm vụ như dịch vụ bơm và HVAC kết hợp thời gian chạy dài với mô-men xoắn khởi động khiêm tốn, đây chính xác là lúc cấp hiệu suất có ảnh hưởng lớn nhất đến chi phí vận hành.

YVF2 General-Purpose Variable-Frequency Motor (4-pole) Động cơ biến tần đa dụng YVF2 (4 cực) Động cơ biến tần đa năng YVF2 (4 cực) mang lại khả năng điều chỉnh tốc độ mượt mà và tính linh hoạt mạnh mẽ, phù hợp với nhiều ngành công nghiệp đa năng... Xem sản phẩm →

Động cơ có áp suất thấp thực sự bị hỏng ở đâu

Bởi vì động cơ điện áp thấp được sử dụng rộng rãi nên kiểu hư hỏng của chúng đã được ghi chép rõ ràng. Các nghiên cứu về độ tin cậy của động cơ do IEEE và EPRI công bố đã liên tục tìm thấy sự phân bổ giống nhau ở động cơ cảm ứng ba pha: vòng bi chiếm tỷ lệ hỏng hóc lớn nhất, tiếp theo là cách điện cuộn dây stato, với các vấn đề về rôto và trục ở phía sau.

Vòng bi 41%
Cuộn dây stato 37%
Rôto và trục 10%
Nguyên nhân khác 12%
Hình 2. Tỷ lệ hỏng hóc theo bộ phận trong động cơ cảm ứng ba pha, dựa trên các nghiên cứu về độ tin cậy của động cơ IEEE và EPRI.

Đối với việc lập kế hoạch bảo trì, điều này có nghĩa là việc căn chỉnh, độ căng của đai, chu kỳ bôi trơn và chất lượng vòng bi quan trọng hơn bất kỳ nâng cấp về điện nào. Hoạt động của biến tần có thể làm tăng tốc độ hư hỏng vòng bi thông qua dòng điện trên trục, đó là lý do tại sao các động cơ hoạt động bằng biến tần lớn hơn thường được trang bị vòng bi cách điện hoặc vòng nối đất trục.

Khi căng thẳng thấp không còn là câu trả lời đúng

Điện áp thấp không còn mang tính kinh tế trong ba trường hợp: công suất trên khoảng 1 MW, cáp chạy đủ dài để giảm điện áp và kích thước dây dẫn trở nên không thực tế, và việc lắp đặt trong đó mức ngắn mạch ở thanh cái điện áp thấp khiến thiết bị đóng cắt trở nên đắt đỏ. Một động cơ 500 kW trên nguồn điện 400 V tiêu thụ khoảng 870 A, điều này đòi hỏi phải chạy nhiều cáp song song và một cầu dao rất lớn; ở 6,6 kV, cùng một động cơ tiêu thụ khoảng 53 A. Sự giao nhau giữa điện áp thấp và điện áp trung bình thường nằm trong khoảng từ 500 kW đến 1.500 kW và tăng lên khi khoảng cách giữa bộ khởi động và động cơ tăng lên.

Danh sách kiểm tra đặc điểm kỹ thuật trước khi bạn đặt hàng

Danh sách kiểm tra ngắn ngăn ngừa hầu hết các lỗi đặt hàng:

  1. Nguồn cung cấp: điện áp, tần số, số pha và liệu động cơ có chạy trên VFD hay không.
  2. Điểm làm việc: mô-men xoắn và tốc độ yêu cầu, số cực và phương pháp khởi động.
  3. Cấp độ hiệu quả theo yêu cầu của thị trường đích, cùng với bất kỳ chứng nhận nào như CE, CCC hoặc ISO 9001.
  4. Vỏ bọc và cách nhiệt: Xếp hạng IP, lớp cách nhiệt và mức tăng nhiệt độ.
  5. Môi trường: nhiệt độ môi trường, độ cao, độ ẩm, không khí ăn mòn hoặc nổ.
  6. Cơ khí: bố trí lắp đặt (B3, B5 hoặc B35), kích thước trục, hướng quay và vị trí hộp đầu cuối.
  7. Thương mại: tính sẵn có của phụ tùng thay thế, thời gian thực hiện và liệu có thể cung cấp báo cáo thử nghiệm hay không.

Câu hỏi thường gặp về động cơ điện áp thấp

Q1. Động cơ điện áp thấp là gì?

Động cơ điện áp thấp được thiết kế để chạy trên nguồn điện áp thấp lên đến 1.000 V AC. Trong thực tế, hầu hết tất cả đều là động cơ cảm ứng ba pha có điện áp định mức từ 230 V đến 690 V.

Q2. Phạm vi điện áp của động cơ điện áp thấp là gì?

Động cơ điện áp thấp tiêu chuẩn được chế tạo cho 230 V, 400 V, 415 V, 460 V, 480 V hoặc 690 V ở tần số 50 Hz hoặc 60 Hz. 690 V là giới hạn trên thông thường.

Q3. Sự khác biệt giữa động cơ điện áp thấp và động cơ điện áp cao là gì?

Động cơ có độ căng thấp chạy bằng nguồn điện lên đến 1.000 V với thiết bị đóng cắt và cáp LV tiêu chuẩn. Động cơ cao áp chạy ở điện áp 3,3 kV trở lên và thường khởi động trên 500 kW.

Q4. Làm cách nào để chọn giữa động cơ 2, 4, 6 và 8 cực?

Phù hợp với tốc độ và mô-men xoắn của máy điều khiển. Ở tần số 50 Hz, 2 cực chạy gần 2.900 vòng/phút, 4 cực gần 1.450 vòng/phút, 6 cực gần 960 vòng/phút và 8 cực gần 720 vòng/phút.

Q5. Động cơ IE3 hoặc IE4 có đáng để trả thêm chi phí không?

Làm nhiệm vụ liên tục, vâng. Điện năng thường chiếm hơn 90% chi phí trọn đời, vì vậy hiệu suất của IE3 hoặc IE4 sẽ bù đắp chênh lệch giá một cách nhanh chóng. Khi làm nhiệm vụ không liên tục, thời gian hoàn vốn sẽ chậm hơn.

Q6. Động cơ điện áp thấp có thể chạy trên VFD không?

Một động cơ tiêu chuẩn có thể chạy trên VFD trong giới hạn, nhưng động cơ biến tần xử lý sóng hài và làm mát tốt hơn. Cáp dài và tần số chuyển mạch cao làm tăng nguy cơ cuộn dây và ổ trục.

Q7. IP55 có nghĩa là gì trên động cơ điện áp thấp?

IP55 có nghĩa là vỏ được bảo vệ chống bụi và chống lại các tia nước từ mọi hướng, bao phủ hầu hết các hệ thống lắp đặt công nghiệp trong nhà và ngoài trời có mái che.

Nhận đúng thông số kỹ thuật ngay lần đầu tiên

Động cơ điện áp thấp là thiết bị chính của các nhà máy công nghiệp và hầu hết các lỗi về thông số kỹ thuật đều xuất phát từ việc coi chúng như một mặt hàng được đặt hàng chỉ bằng kilowatt. Mỗi loại điện áp, số cực, cấp hiệu suất và vỏ bọc đều có tác động có thể đo lường được đối với chi phí năng lượng và thời gian ngừng hoạt động. Nếu bạn cần trợ giúp để kết hợp động cơ với một nhiệm vụ cụ thể, gửi chi tiết tải, dữ liệu cung cấp và môi trường , và khung, lớp hiệu quả và các tùy chọn có thể được xác nhận trước khi bạn cam kết đặt hàng.


DỊCH VỤ TÙY CHỈNH  DỊCH VỤ TÙY CHỈNH  DỊCH VỤ TÙY CHỈNH  DỊCH VỤ TÙY CHỈNH 
DỊCH VỤ TÙY CHỈNH  DỊCH VỤ TÙY CHỈNH  DỊCH VỤ TÙY CHỈNH  DỊCH VỤ TÙY CHỈNH