电机、驱动器

NEMA和IEC电动机的区别

NEMA和IEC电机相似,但通常做法不同;在管理混合人口的设施时要小心

由约翰•马林诺夫斯基 2021年9月17日
图1:NEMA电机提供了广泛的外壳,如在许多压缩机和风扇应用中的开放式防滴(ODP)电机。NEMA电机定义为英寸单位,采用肋片铸造框架和轧制钢框架外壳。ABB电机与机械公司提供

《Plant Engineeriagent yabovip168yabo888vipng》的读者们对美国、加拿大、墨西哥、南美部分地区、沙特阿拉伯等国家通用的按照美国电气制造商协会(NEMA)标准制造的电动机非常熟悉。但是,全球销售的工业电机中有近70%是按照国际电工委员会(IEC)标准制造的。这些电机的标准是用于NEMA的MG 1和用于IEC的60034系列和60071,它们定义了机械、电气和性能规范。

许多人并不完全了解这些电动机之间的区别。不仅在机械安装和尺寸上有差异,而且通常的功能和电气设计也不同。用户在管理世界各地的项目时,必须认识到这些变化并进行调整。使用IEC电机进口机械和许多原始设备制造商(oem)在出口到北美以外的产品中使用IEC电机已经变得越来越普遍。

过去,NEMA制造商通常是总部设在美国的独立公司。今天,许多北美的大型电机公司都是大型跨国公司的一部分,生产NEMA和IEC电机。相同的发动机部件可能会出现在两种。

本文主要介绍1 - 350 hp (0.746 - 261 kW)范围内的三相NEMA低压电机(小于600 V)以及工业中最常用的IEC等效电机。

机械的差异

最明显的机械差异是NEMA电机用英寸单位定义,而IEC用公制单位定义。除此之外,NEMA电机还提供了在IEC设计中不常见的更广泛的电机外壳,如在许多压缩机和风扇应用中使用的防滴开电机(见图1)。

图1:NEMA电机提供了广泛的外壳,如在许多压缩机和风扇应用中的开放式防滴(ODP)电机。NEMA电机定义为英寸单位,采用肋片铸造框架和轧制钢框架外壳。ABB电机与机械公司提供

图1:NEMA电机提供了广泛的外壳,如在许多压缩机和风扇应用中的开放式防滴(ODP)电机。NEMA电机定义为英寸单位,采用肋片铸造框架和轧制钢框架外壳。ABB电机与机械公司提供

IEC电机通常采用鳍片铸铝或铁框架,而NEMA汽车由翅片丢帧和钢材框架外壳(见图2)。只有轻微的帧大小基于轴高度的差异(见表1)。轴直径和长度不同NEMA和IEC之间安装基础尺寸和安装孔间距。

图2:IEC电机通常采用翅片铸铝或铁框架,并以公制单位定义。ABB电机与机械公司提供

图2:IEC电机通常采用翅片铸铝或铁框架,并以公制单位定义。ABB电机与机械公司提供

一个特别重要的区别是,NEMA电机通常使用聚氨酯基润滑脂,而大多数IEC电机使用锂基润滑脂。这些润滑脂是不相容的,不能混合使用。如果一个工厂的电机种群混合在NEMA和IEC之间,在派人给电机加润滑油时必须小心。

通常,NEMA电机采用侧装导管盒(F1位置),带连接引线。大多数IEC电机在12点钟方向有导管盒(F3),带有接线端子块。

NEMA电机通常没有轴密封,除非是一些严格的负荷设计,如符合IEEE-841要求的非接触式旋转轴密封。在一些定制设计中,可以在轴上使用唇密封,以防止液体进入。许多IEC电机都配备了标准唇密封。

NEMA电机通常在每个端板的最低点有一个“泄水孔”,以允许冷凝出口。在高压马达上,这个孔变成一个排气孔。这种做法在IEC电机上并不常见。

在过去的几年里,NEMA已经开始采用IEC标准作为MG 1的一部分。电机和冷却(IC)的进入保护(IP)水平显示在MG 1标准中。最近,振动标准已经得到了统一。

表1:NEMA与IEC轴高度

表1:NEMA与IEC轴高度

在北美使用的一些通常的机械配置在IEC世界中并不常见。具有轴向负载规定的泵电机(JM和JP)不用于IEC电机,因为泵从叶轮而不是电机接受轴向负载。

电的差异

根据mg1标准的第12部分,NEMA电机通常采用NEMA设计B扭矩/电流特性设计。这些尺寸的IEC电机是IEC设计N和NE,通常具有比NEMA设计B电机稍高的浪涌电流。高启动扭矩电机是NEMA设计C,像IEC设计H和HE。用于冲床和油梁泵的高滑移电机为NEMA设计D;没有一个独立选举委员会。

在北美使用的三相60hz电机通常为230/ 460v, 9引线1-wye/2-wye连接。4千瓦或更大功率的IEC电机在230/400伏特的电压下有w /delta连接,它们以w /delta方式开始,而不是直接穿过线路(见表2)。

NEMA和IEC之间的区别不是电压/频率组合,而是每个标准对这些参数的公差。在额定电压下,NEMA允许的最大电压变化为±10%,在额定电压下,允许的最大频率变化为±5%。IEC将电动机划分为若干运行区域,在这些区域中,电动机应能在额定电压±5%和额定频率±2%范围内完成其主要功能。IEC也识别B区,它允许电压变化±10%,频率变化+3%,-5%。

大多数NEMA电机具有连续的占空比。NEMA还定义了一些15分钟、30分钟和1小时负载周期的间歇负载电机。这是指电机在达到最高安全工作温度之前满负荷运行的时间长度,然后电机必须冷却到环境温度后才能再次运行。IEC有一个更详细的占空比额定值系统,也包括循环负载,但S1是大多数电机设计中正常的连续占空比。IEC 60034-1用说明性图表对这些占空比的定义进行了更详细的说明。

IEC负荷类型指定。

IEC负荷类型指定。

大多数NEMA电机的设计使用系数为1.15。在NEMA mg1第1.42节中,服务系数(SF)被定义为“一个乘数,当应用到额定马力时,表示允许马力负荷,可以在服务系数规定的条件下进行。”IEC电机不承认一个服务因素,所以他们将相当于1.0。在美国,一些压缩机制造商在选型时使用服务因素。如果以这种方式在压缩机上使用IEC电机,则可能需要更高额定功率的电机。

NEMA和IEC电机的额定温度为标准40°C(104°F),最低温度为-15°C(5°F)。电机之间的绝缘等级与B级、F级和h级相同。NEMA电机的额定高度为海拔3300英尺(1000米),与IEC标准相同。

表2:电压和频率的组合

表2:电压和频率的组合

电机效率

NEMA电机效率在mg1中定义,有两个级别定义为“能效”,如标准表12-11所示,以及“高级能效”,如标准表12-12所示。NEMA Premium已注册商标,该术语仅适用于NEMA Premium电机项目的制造商。IEC 60034-30-1定义了电动机的效率等级。IEC IE2相当于能源效率,而IE3基本上相当于高级效率。

这些电机的常用测试方法是IEEE 112- 2017 Method B和CSA 390:10 (R2019)。在过去,IEC测试方法是不同的,因为它没有测量所有的损失,有些损失是假定的。在过去的几年里,IEC 60034-2-1方法B1是目前相当于IEEE和CSA方法的测试方法。

自1992年以来,美国能源部(DOE)对在美国销售的电机规定了能效标准,其中也包括作为机器一部分进口的电机。目前的整体马力电机水平是优质效率(IE3),包括NEMA和IEC电机设计。加拿大遵循了美国的这些规定,墨西哥只监管通过分销销售的汽车。欧盟要求使用IE3电机,但目前允许使用IE2电机,如果与可调速驱动器结合使用。

美国和加拿大将消防泵电机视为单独的一类电机,并允许其效率达到NEMA表12-11 (IE2)的能效水平,因为它们很少使用,而且涌流较低,但欧盟没有这样的区分。欧盟消防泵电机为通用电机,必须达到IE3效率。

最终的想法

NEMA和IEC电机相似,但通常做法不同。当试图管理一个混合人口的设施时,必须注意迎合这些发动机的差异。


约翰•马林诺夫斯基
作者简介:John Malinowski是一名工业电机顾问和IEEE Fellow。