电机、驱动器

确认电动机和发电机的使用条件

重要的是要了解大多数电机设计所假定的正常使用条件与导致不可靠运行和昂贵停机的非正常使用条件之间的区别

作者:Thomas H. Bishop, P.E. 2021年3月5日
礼貌:负责

当为新的应用选择电机或解决现有电机的问题时,验证电机将在应用程序提供的条件下正常运行是很重要的。虽然这些情况可能不会经常发生,但了解大多数电机设计假定的通常使用条件和可能导致不可靠运行和代价高昂的停机的不寻常使用条件之间的区别是有帮助的。

这个讨论的好出发点是在美国电气制造商协会(NEMA)标准MG 1:电机和发电机(MG 1)。的国际电工委员会(IEC)标准60034-1:旋转电机第1部分:评级和性能,也解决了应用条件(见第6条),但较少,所以这里的重点是MG 1。

通常条件下

mg1, 1.6定义了各种各样的电机和发电机的通常使用条件。这些包括通用交流电动机,通用直流小型电动机,通用发电机,工业直流中型电动机和工业直流发电机。

根据mg1,通用交流电机设计具有“标准额定值,具有标准的操作特性和机械结构,适用于通常的使用条件,不受特定应用或应用类型的限制。”它对其他四种电机类别的定义具有这一特点:适合在通常使用条件下使用的机械结构。由于制造商为特定类型的电机设计机械结构(例如,通用交流电机),影响成功运行的变量是通常的使用条件。

根据MG 1, 14.2,通常的环境/服务条件包括(见图1):

  • 环境温度为-15℃~ 40℃,水冷机为5℃~ 40℃(防止水结冰)。对于额定功率小于3/4的机器和所有有换向器或套筒轴承的机器(水冷的除外),最低环境温度为0℃。
  • 暴露在海拔3300英尺(1000米)以下
  • 安装在刚性安装面上
  • 安装在不会严重影响机器通风的区域或辅助外壳上。
图1所示。一种应用程序中可以被归类为“普通”的电动机。“礼貌:负责

图1所示。一种应用程序中可以被归类为“普通”的电动机。“礼貌:负责

每一项都值得更充分的解释。

环境温度。电机铭牌上经常标明最大环境温度为40°C,但很少说明环境温度下限。但是,正常情况下,不允许在低于或高于最高环境温度的环境下工作。

最好的做法是与电机制造商检查在通常环境温度范围之外的运行情况。在低温下,轴承和润滑可能是首要考虑的问题。在高温下,绕组,以及轴承和润滑,可能是主要问题。

谨慎。铭牌上的环境温度适用于我们通常所说的“室温”。“温升,或最大绕组温度,很少出现在电机铭牌上,并且超出了本文的范围。

高度。在不降额电动机额定功率的情况下,在3300英尺(1000米)以上运行通常是不允许的。温升可以在不降低电机额定功率的情况下指导在这种高度上的操作,但如前所述,这超出了本文的范围。

刚性安装。大多数电机安装在一个刚性的基础上,所以这是很少关心。有关其他安装安排请咨询电机制造商(例如,由皮带张力支撑的悬臂底座)。

通风。一个不受损的通风系统是电机的正常条件。违反这一规则的一个例子是将压缩机电机、空压机和控制装置放置在机箱(如机柜)内。

不寻常的条件

MG 1, 14.3提供了一份不寻常的使用条件列表,如果其中任何一种可能影响电机结构或运行(见图2),建议咨询制造商,包括接触到:

  • 易燃、易爆、研磨性或导电性粉尘
  • 积聚的污垢和碎片可能会干扰正常的通风
  • 化学烟雾;易燃或易爆气体
  • 蒸汽,含盐空气,油蒸汽
  • 潮湿的地方,辐射热,害虫横行,有利于真菌生长的环境
  • 来自外部的异常冲击、振动或机械负载。
图2。电动机暴露在不寻常的化学(可能是爆炸性的)烟雾条件下。礼貌:负责

图2。电动机暴露在不寻常的化学(可能是爆炸性的)烟雾条件下。礼貌:负责

MG 1, 14.3中不寻常接触条件的清单并不打算详尽或完整,因为这对于实际使用来说太过庞大。为了更好地理解什么是不寻常的服务条件,考虑他们的反面。从这个角度来看,应该暴露在干净、干燥(但不要太干燥)、没有机械或物理干扰的空气中,例如,工厂测试新电机所需的条件。

与暴露条件一样,MG 1, 14.3中非正常操作条件的清单并非详尽或完整的。其中包括:

  • 供电电压和频率
    • 过高偏离额定电压或频率,或两者同时偏离
    • 交流电源不平衡电压大于1%
  • 在额定转速以上运行(见表1)
  • 在通风不良的房间或坑中操作
  • 在倾斜位置操作
  • 过度的机械力
    • 重复异常过载
    • 扭转的影响
    • 频繁起动或换向
    • 电气制动。

与常见情况列表一样,这些不常见情况都值得更多的讨论。

供电电压和频率。如果电压超过电机额定电压的±10%,频率超过额定电压的±5%(±3%/-5%每IEC 60034-1, 7.3),或两者同时满足,则存在异常使用条件。相位间电压不平衡大于1%也是一种不正常的使用情况。

在额定速度以上运行。对于由变频驱动(VFD)驱动的电机来说,这可能是一个问题。表1提供了感应电动机的超速限制。

通风不良,坑内运转不良。通风不良类似于已经提到的非正常暴露条件。同样,在坑内操作可能会导致潮湿或可能被水淹没的问题。

在倾斜位置操作。小型和中型卧式电机通常可以在倾斜甚至垂直位置运行,但这些方向属于不寻常的使用条件。改变电机的方向可能会影响其润滑路径,防止油脂到达轴承。在油润滑的马达上,它可能会导致泄漏。

过度的机械力。过度的机械力,如过载和扭转冲击,显然是不寻常的使用条件,因为它们会导致轴过早失效。频繁启动或换向也会导致机械负载过剩,以及由于启动电流与满载电流的高比率(通常从5:1到8:1)而导致定子和转子过热。

表1:感应电动机的超速限制。礼貌:负责

表1:感应电动机的超速限制。礼貌:负责

同样,在制动时,如果在电机静止后仍使用制动功率,电制动也会造成超过额定电流,并迅速发热。

最终的想法

了解普通和不寻常的电机服务条件之间的区别可能不是你经常使用的东西。但这一信息将是无价的,当它的时间为一个新的应用程序选择电机或排除问题或故障。

托马斯·h·毕晓普(Thomas H. Bishop高级技术支持专家是否在负责公司。他是CFE的媒体内容合作伙伴。


Thomas H. Bishop,体育
作者简介:托马斯·毕晓普是圣路易斯EASA公司的高级技术支持专家。EASA是CFE的媒体内容合作伙伴,是一个由大约70个国家的1800多家公司组成的国际贸易协会,销售和服务机电设备。