الصفحة الرئيسية / أخبار / أخبار الصناعة / المحركات ذات التوتر المنخفض: نطاق الجهد وقواعد الاختيار وكفاءة IE3/IE4

المحركات ذات التوتر المنخفض: نطاق الجهد وقواعد الاختيار وكفاءة IE3/IE4

إذا كانت لوحة الاسم الموجودة على المحرك تشير إلى 400 فولت، أو 415 فولت، أو 460 فولت، أو 690 فولت، فهو محرك منخفض التوتر. الاستنتاج يأتي أولاً: بالنسبة لكل محرك صناعي تقريبًا أقل من 1 ميجاوات تقريبًا، فإن التوتر المنخفض هو الاختيار الصحيح، لأن السلسلة بأكملها المحيطة به، من الموصلات والكابلات إلى بادئ التشغيل الناعم والمحامل الاحتياطية، قياسية وغير مكلفة ومتوفرة في كل مكان. الجزء الصعب ليس نطاق الجهد. إنها تحصل على عدد الأعمدة والغطاء والعزل وفئة الكفاءة المناسبة للواجب الحقيقي.

ماذا يعني التوتر المنخفض في الممارسة العملية

يصف التوتر المنخفض، الذي يتم اختصاره عادة إلى LT، النطاق الذي تصنفه المواصفة IEC 60038 على أنه جهد منخفض: ما يصل إلى 1000 فولت تيار متردد بين المراحل. وفوق ذلك، تصبح المحركات ذات جهد متوسط ​​أو توتر عالي، وتتغير البنية الكهربائية تمامًا، مع مجموعة المفاتيح ذات الجهد المتوسط، ونهايات الكابلات ذات الجهد المتوسط، وبادئ التشغيل أو المحرك المقدر بـ 3.3 كيلو فولت، أو 6.6 كيلو فولت، أو 10 كيلو فولت، أو 11 كيلو فولت. التوتر المنخفض هو المصطلح اليومي في المملكة المتحدة والهند والشرق الأوسط ومعظم أنحاء آسيا. الجهد المنخفض هو الصياغة المكافئة في وثائق IEC وأمريكا الشمالية.

جميع المحركات الصناعية منخفضة التوتر تقريبًا عبارة عن آلات غير متزامنة ثلاثية الطور (تحريضية) تتراوح بين حوالي 0.06 كيلووات و1000 كيلووات، مع 690 فولت كسقف عملي للتصميم القياسي. توجد محركات منخفضة التوتر أحادية الطور عند 230 فولت، لكنها نادرًا ما تكون منطقية فوق 2.2 كيلو واط، لأن تيار البدء وحجم الإطار ينموان بسرعة.

الجدول 1. نطاقات الجهد المستخدمة للمحركات الصناعية. يغطي التوتر المنخفض نطاقًا واسعًا من الواجبات اليومية.
فرقة الجهد الفولتية الحركية النموذجية نطاق الطاقة النموذجي معدات البداية
التوتر المنخفض (LV) 230، 400، 415، 460، 480، 525، 690 فولت 0.06 إلى 1000 كيلوواط DOL، ستار دلتا، بداية ناعمة، LV VFD
الجهد المتوسط (MV) 3.3، 6.6، 10، 11 كيلو فولت 200 كيلوواط إلى 20 ميغاواط بداية ناعمة MV أو MV VFD
الجهد العالي فوق 33 كيلو فولت لا يستخدم للمحركات القياسية لا ينطبق

الميزة التجارية لنطاق التوتر المنخفض هي التوحيد القياسي. تعد الموصلات ومرحلات التحميل الزائد وعُدد الكابلات والصناديق الطرفية والمحامل عناصر جاهزة للاستخدام مع فترات زمنية قصيرة، وغالبًا ما يمكن الحصول على محرك بديل في غضون أيام بدلاً من أشهر.

كيف يتم بناء محرك منخفض التوتر

المحرك القياسي منخفض التوتر عبارة عن آلة مغلقة تمامًا ومبردة بمروحة (TEFC). يحمل الجزء الثابت ملفًا ثلاثي الطور في قلب فولاذي مصفح، والدوار عبارة عن قفص سنجابي، ويمتد العمود في محملين متدحرجين، ومروحة مثبتة على العمود أسفل القلنسوة تدفع الهواء عبر زعانف الإطار. يتم صب أو تشكيل الصندوق الطرفي ولوحة الاسم ونقاط الرفع وأقدام التثبيت في نفس الإطار، وهذا هو السبب في أن المحرك رباعي الأقطاب من أحد الموردين يمكن أن يسقط عادةً على أثر مورد آخر.

مربع المحطة الجزء الثابت والدوار مروحة تبريد وغطاء رمح والمفتاح أقدام التثبيت
الشكل 1. محرك TEFC نموذجي منخفض التوتر، يُظهر الأجزاء الرئيسية التي تظهر في ورقة البيانات.

هناك تصنيفان للوحة يستحقان الاهتمام أثناء الشراء. العزل من الفئة F مع ارتفاع درجة الحرارة من الفئة B هو المواصفات الصناعية العادية: تم تصنيف نظام اللف إلى 155 درجة مئوية، ولكن التصميم يحافظ على الارتفاع الفعلي ضمن حدود الفئة B عند الحمل المقدر، مما يطيل عمر العزل إلى حد كبير. IP55 هو الغلاف المعتاد، محمي من الغبار ومقاوم لنفثات المياه من أي اتجاه، وهو مناسب لغرف المضخات وورش العمل والتركيبات الخارجية المحمية.

السرعة وعزم الدوران وعدد القطب

يحدد عدد الأقطاب السرعة، والسرعة تحدد عزم الدوران. في مصدر 50 هرتز، تبلغ السرعات المتزامنة 3000 و1500 و1000 و750 دورة في الدقيقة لـ 2 و4 و6 و8 أقطاب، وتكون سرعة التحميل الكامل أقل بنسبة قليلة بسبب الانزلاق. العلاقة واضحة: عزم الدوران بالنيوتن متر يساوي 9550 مضروبًا في القدرة بالكيلوواط، مقسومًا على السرعة بالدورة في الدقيقة. وبالتالي فإن المحرك رباعي الأقطاب بقدرة 15 كيلووات ينتج حوالي 99 نيوتن متر عند التحميل الكامل، بينما ينتج نفس الجرح بقدرة 15 كيلووات لـ 8 أقطاب حوالي 199 نيوتن متر.

الجدول 2. سرعات التحميل الكامل التقريبية وعزم الدوران لمحرك منخفض التوتر بقدرة 15 كيلووات عند 50 هرتز و60 هرتز.
البولنديين السرعة 50 هرتز السرعة 60 هرتز عزم الدوران عند 15 كيلو واط واجب نموذجي
2 حوالي 2900 دورة في الدقيقة حوالي 3500 دورة في الدقيقة حوالي 49 نيوتن متر المضخات والمراوح والآلات عالية السرعة
4 حوالي 1450 دورة في الدقيقة حوالي 1750 دورة في الدقيقة حوالي 99 نيوتن متر الأغراض العامة، المضخات، الناقلات
6 حوالي 960 دورة في الدقيقة حوالي 1160 دورة في الدقيقة حوالي 149 نيوتن متر الخلاطات والكسارات والبداية الثقيلة
8 حوالي 720 دورة في الدقيقة حوالي 870 دورة في الدقيقة حوالي 199 نيوتن متر الناقلات البطيئة، المطاحن، الدفع المباشر

اختر عدد الأقطاب من عزم الدوران والسرعة التي تحتاجها الآلة المدفوعة، وليس من العادة. يعد المحرك ثنائي القطب مدمجًا وغير مكلف ولكنه يوفر نطاقًا ضيقًا من عزم الدوران المفيد، بينما يزيل محرك الدفع المباشر ذي 8 أقطاب علبة التروس على حساب الوزن والسعر. بالنسبة للواجب العام للمضخة والمروحة والناقل، فإن آلة IE3 ذات 4 أقطاب مثل المحرك التعريفي عالي الكفاءة للأغراض العامة YE3/IE3 ذو 4 أقطاب هي الخيار الافتراضي المعقول.

YE3/IE3 General-Purpose High-Efficiency Induction Motor (4-pole) YE3/IE3 محرك حثي عالي الكفاءة للأغراض العامة (4 أقطاب) يعد المحرك الحثي عالي الكفاءة للأغراض العامة YE3/IE3 (ذو 4 أقطاب) جزءًا من سلسلة YE3(IE3) عالية الكفاءة، مع سرعة متزامنة تبلغ 1500 دورة في الدقيقة وقوة... عرض المنتج →

فئات الكفاءة وتكلفة التشغيل

تحدد المواصفة IEC 60034-30-1 فئات الكفاءة الدولية من IE1 إلى IE4. في الاتحاد الأوروبي، تطلب اللائحة 2019/1781 أن يكون IE3 هو الحد الأدنى لمعظم المحركات ثلاثية الطور من 0.75 كيلوواط إلى 1000 كيلوواط منذ يوليو 2021، مع IE4 مطلوب لتصنيفات معينة اعتبارًا من يوليو 2023، وتنطبق قواعد الحد الأدنى من الكفاءة المماثلة في العديد من الأسواق الأخرى. كمقياس، فإن محرك IE3 لديه خسائر أقل بنسبة 20% تقريبًا من جهاز IE2 الذي له نفس الناتج.

IE3 الحد الأدنى للاتحاد الأوروبي لمعظم المحركات التي تتراوح طاقتها من 0.75 إلى 1000 كيلووات منذ يوليو 2021
90% حصة نموذجية من التكلفة مدى الحياة التي اتخذتها الكهرباء
~20% خسائر أقل في IE3 مقارنة مع IE2 في نفس الإخراج

سعر الشراء ليس التكلفة الحاسمة. تُظهر دراسات دورة الحياة التي تستشهد بها وكالات الطاقة عادةً أن الكهرباء تمثل ما يزيد عن 90% من إجمالي تكلفة المحرك على مدى 10 إلى 15 عامًا من التشغيل المستمر، في حين أن المحرك نفسه لا يمثل سوى جزء صغير. وهذا هو السبب في أن قسط IE4 يسدد نفسه في غضون أشهر على مضخة تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ويمكن أن يستغرق سنوات على محرك يعمل بضع مئات من الساعات سنويًا. عندما يكون العمل مستمرًا والحمل شبه كامل، فإن جهاز IE4 مثل المحرك التعريفي الموفر للطاقة للأغراض العامة YE4/IE4 ذو 4 أقطاب هو الخيار الأرخص على مدى فترة خدمته.

YE4/IE4 General-Purpose Energy-Saving Induction Motor (4-pole) YE4/IE4 المحرك الحثي الموفر للطاقة للأغراض العامة (4 أقطاب) إذا تم تصميم الطراز ثنائي القطب من أجل السرعة، فإن المحرك التعريفي الموفر للطاقة YE4/IE4 ذو 4 أقطاب تم تصميمه من أجل التوافق. مع سرعة متزامنة تبلغ 1500 ص... عرض المنتج →

شروط الموقع التي تغير التحديد

هناك أربعة شروط للموقع تدفع المشروع بانتظام بعيدًا عن الوضع الافتراضي للكتالوج:

  • درجة الحرارة المحيطة أعلى من 40 درجة مئوية أو الارتفاع فوق 1000 متر. تفترض التقديرات القياسية 40 درجة مئوية و1000 متر، ويجب تخفيض الخرج فوق تلك القيم.
  • عملية متغيرة السرعة. يضيف إمداد العاكس خسائر توافقية، وارتفاع أسرع للجهد عند الأطراف، وفي الإطارات الأكبر، يزيد جهد العمود.
  • المناطق المسببة للتآكل أو الرطبة أو المغسولة، حيث يكون IP55 هو خط الأساس فقط ويلزم توفير حماية أعلى بالإضافة إلى نظام طلاء مناسب.
  • البدء والتوقف المتكرر، الأمر الذي يتطلب تصنيفًا أعلى للخدمة وغالبًا ما يتطلب مكابح كهرومغناطيسية للإمساك أو تحديد الموضع.

عندما يكون التحكم في السرعة جزءًا من العملية، فإن الآلة ذات تصنيف VFD مثل محرك YVF2 متعدد التردد للأغراض العامة 4 أقطاب تتجنب تنازلات التبريد والعزل للمحرك القياسي على مصدر العاكس. واجبات مثل خدمة المضخة والتكييف تجمع بين ساعات التشغيل الطويلة وعزم دوران البدء المتواضع، وهو بالضبط المكان الذي يكون لفئة الكفاءة أكبر تأثير على تكلفة التشغيل.

YVF2 General-Purpose Variable-Frequency Motor (4-pole) محرك YVF2 متعدد التردد للأغراض العامة (4 أقطاب) يوفر محرك التردد المتغير YVF2 للأغراض العامة (4 أقطاب) تنظيمًا سلسًا للسرعة وتنوعًا قويًا، وهو مناسب لمجموعة واسعة من الصناعات ذات الأغراض العامة. عرض المنتج →

حيث تفشل المحركات منخفضة التوتر فعليًا

نظرًا لاستخدام المحركات منخفضة التوتر على نطاق واسع، فقد تم توثيق نمط فشلها جيدًا. لقد وجدت دراسات موثوقية المحرك التي نشرتها IEEE وEPRI باستمرار نفس التوزيع في المحركات الحثية ثلاثية الطور: تمثل المحامل أكبر حصة من الأعطال، يليها عزل ملفات الجزء الثابت، مع مشاكل الدوار والعمود.

محامل 41%
لف الجزء الثابت 37%
الدوار والرمح 10%
أسباب أخرى 12%
الشكل 2. حصة حالات الفشل حسب المكونات في المحركات الحثية ثلاثية الطور، بناءً على دراسات موثوقية المحركات التي أجراها IEEE وEPRI.

بالنسبة لتخطيط الصيانة، يعني هذا أن المحاذاة وشد الحزام وفترات التشحيم وجودة المحمل هي أمور أكثر أهمية من أي ترقية كهربائية. يمكن أن يؤدي تشغيل العاكس إلى تسريع تلف المحمل من خلال تيارات العمود، ولهذا السبب غالبًا ما يتم تحديد محركات العاكس الأكبر حجمًا بمحامل معزولة أو حلقة تأريض للعمود.

عندما لا يعد التوتر المنخفض هو الحل الصحيح

يتوقف التوتر المنخفض عن كونه اقتصاديًا في ثلاث حالات: الطاقة التي تزيد عن 1 ميجاوات تقريبًا، وتشغيل الكابل لفترة كافية بحيث يصبح انخفاض الجهد وحجم الموصل غير عملي، والتركيبات حيث يؤدي مستوى الدائرة القصيرة عند شريط التوصيل ذو الجهد المنخفض إلى جعل المفاتيح الكهربائية باهظة الثمن. يسحب محرك بقدرة 500 كيلووات على مصدر 400 فولت ما يقرب من 870 أمبير، وهو ما يستدعي بالفعل العديد من مسارات الكابلات المتوازية وقاطعًا كبيرًا جدًا؛ عند 6.6 كيلو فولت، يسحب نفس المحرك حوالي 53 أمبير. يقع التقاطع بين الجهد المنخفض والجهد المتوسط ​​عادة بين 500 كيلووات و1500 كيلووات، ويرتفع مع زيادة المسافة بين بادئ التشغيل والمحرك.

قائمة مراجعة المواصفات قبل الطلب

قائمة مرجعية قصيرة تمنع معظم أخطاء الطلب:

  1. العرض: الجهد، والتردد، وعدد المراحل، وما إذا كان المحرك سوف يعمل على VFD.
  2. نقطة العمل: عزم الدوران والسرعة المطلوبة وعدد الأقطاب وطريقة البدء.
  3. فئة الكفاءة التي يتطلبها سوق الوجهة، بالإضافة إلى أي شهادة مثل CE أو CCC أو ISO 9001.
  4. الضميمة والعزل: تصنيف IP، فئة العزل وارتفاع درجة الحرارة.
  5. البيئة: درجة الحرارة المحيطة، والارتفاع، والرطوبة، والأجواء المسببة للتآكل أو الانفجار.
  6. الميكانيكية: ترتيب التركيب (B3 أو B5 أو B35)، وأبعاد العمود، واتجاه الدوران، وموضع صندوق الأطراف.
  7. تجاري: توفر قطع الغيار والمهلة الزمنية وما إذا كان من الممكن توفير تقارير الاختبار.

الأسئلة المتداولة حول المحركات منخفضة التوتر

س1. ما هو محرك التوتر المنخفض؟

تم تصميم محرك منخفض التوتر ليعمل على مصادر جهد منخفض تصل إلى 1000 فولت تيار متردد. من الناحية العملية، جميعها تقريبًا عبارة عن محركات تحريضية ثلاثية الطور يتراوح جهدها بين 230 فولت و690 فولت.

س2. ما هو نطاق الجهد للمحرك منخفض التوتر؟

تم تصميم المحركات القياسية ذات الجهد المنخفض لـ 230 فولت، 400 فولت، 415 فولت، 460 فولت، 480 فولت أو 690 فولت عند 50 هرتز أو 60 هرتز. 690 فولت هو الحد الأعلى المعتاد.

س3. ما الفرق بين محرك التوتر المنخفض ومحرك التوتر العالي؟

تعمل المحركات منخفضة التوتر بإمدادات تصل إلى 1000 فولت مع مجموعة المفاتيح الكهربائية والكابلات ذات الجهد المنخفض القياسية. تعمل المحركات عالية التوتر بجهد 3.3 كيلو فولت وما فوق وتبدأ عادة بأكثر من 500 كيلو واط.

س 4. كيف أختار بين المحركات ذات 2 و4 و6 و8 أقطاب؟

مطابقة سرعة وعزم دوران الآلة المدفوعة. عند التردد 50 هرتز، يسير ثنائي القطب بالقرب من 2900 دورة في الدقيقة، و4 أقطاب بالقرب من 1450 دورة في الدقيقة، و6 أقطاب بالقرب من 960 دورة في الدقيقة، و8 أقطاب بالقرب من 720 دورة في الدقيقة.

س5. هل يستحق محرك IE3 أو IE4 التكلفة الإضافية؟

في الخدمة المستمرة، نعم. تبلغ تكلفة الكهرباء عادة أكثر من 90% من التكلفة الدائمة، لذا فإن كفاءة IE3 أو IE4 تعوض فرق السعر بسرعة. في الخدمة المتقطعة يكون الاسترداد أبطأ.

س6. هل يمكن تشغيل محرك منخفض التوتر على VFD؟

يمكن للمحرك القياسي أن يعمل على VFD ضمن الحدود، لكن المحركات العاكسة تتعامل مع التوافقيات والتبريد بشكل أفضل. تزيد الكابلات الطويلة وترددات التحويل العالية من خطر اللف والتحمل.

س7. ماذا يعني IP55 على محرك منخفض التوتر؟

IP55 يعني أن العلبة محمية من الغبار ومقاومة لنفاثات الماء من أي اتجاه، وهو ما يغطي معظم المنشآت الصناعية الداخلية والخارجية المحمية.

الحصول على المواصفات الصحيحة في المرة الأولى

تعد المحركات منخفضة التوتر بمثابة العمود الفقري للمنشآت الصناعية، وتأتي معظم أخطاء المواصفات من التعامل معها كسلعة يتم طلبها بالكيلووات فقط. لكل من الجهد الكهربي وعدد الأقطاب وفئة الكفاءة والعلبة تأثير قابل للقياس على تكلفة الطاقة ووقت التوقف عن العمل. إذا كنت بحاجة إلى مساعدة في مطابقة المحرك بمهمة محددة، إرسال تفاصيل التحميل وبيانات العرض والبيئة ويمكن تأكيد الإطار وفئة الكفاءة والخيارات قبل الالتزام بالطلب.


خدمة مخصصة خدمة مخصصة خدمة مخصصة خدمة مخصصة
خدمة مخصصة خدمة مخصصة خدمة مخصصة خدمة مخصصة