Было время, когда всё импортное, а особенно американское, считалось эталоном качества. Такую продукцию было трудно достать даже за большие деньги. Я уверен, что среди читателей найдутся такие, кто хорошо помнит слово дефицит.
В наше время с деньгами можно позволить себе многое. Некоторые даже стали приобретать технику из США. Возможно, что они руководствовались тем самым принципом — американское оборудование качественное и очень надёжное. Электродвигатели там, разумеется, отличаются от отечественных, поэтому предлагаю разобраться в данном вопросе вместе. Если есть мнение — поделитесь им в комментариях!
Стандарты
В Канаде, Соединённых Штатах Америки и других, зависящих от США странах, стандарты для широкого ассортимента электротехнической продукции устанавливает Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA). Конкретно для электродвигателей существует стандарт NEMA № MG1.
На остальной части планеты действуют стандарты IEC (МЭК). Национальные стандарты России базируются на основе стандартов IEC.
Частота
Начнём, конечно, с частоты электрической сети. В США этот показатель составляет 60 Гц, в то время как у нас и в странах Евросоюза, частота составляет 50 Гц. Возникает вполне резонный вопрос — что произойдёт с американским асинхронным электродвигателем, рассчитанным на работу только с частотой 60 Гц, если он подключён к отечественной электросети?
При том же напряжении питания.
Начнём с трёхфазных электродвигателей. Основным условием беспроблемной работы американского электродвигателя, изготовленного по стандарту NEMA, является понижение питающего напряжения на 1/6 часть. При этом скорость вращения, при номинальной нагрузке будет составлять 5/6 от его номинальной скорости.
Иными словами, во сколько раз понижается частота, во столько раз должно понизиться напряжение.
Для асинхронного двигателя главное - постоянное соотношение U/F, оно должно быть равно 7,6.
Кстати, коэффициент 7,6 лежит в основе принципа частотного регулирования.
За пруфом далеко ходить не надо. Большинство производителей выпускают двигатели по двум стандартам - на 50 и 60 Гц. Главное условие - если меняется частота, должно меняться и номинальное напряжение. Пример - двигатель горелки парового котла:
Обратите внимание - номинальные токи и косинус остаются неизменными, меняется только мощность и (логично) скорость вращения.
Небольшой оффтоп - скорость вращения (min-1) зависит только от частоты напряжения и количества пар полюсов. Исходя из известной формулы n = 60F/p (p - количество пар полюсов), ситуация с синхронными оборотами будет такой:
Другую интересную табличку нашёл в интернете:
Кому нужны формулы и теория - в конце будут ссылки на статьи и книги. В Дзене такое вообще не заходит.
Основным фактором, влияющим на срок эксплуатации американца будет увеличенный нагрев. Как и для любого другого двигателя, работающего не в номинале. То есть, он работать будет, но механическую мощность на его валу придётся уменьшить, иначе он перегреется. Можно зайти с другой стороны - увеличить эффективность охлаждения. Я недавно говорил об этом в посте:
Теперь разберёмся с однофазными асинхронниками. Здесь, основным фактором, который влияет на срок службы, является повышенная чувствительность к частоте питающей сети при запуске. Влияние нагрева здесь ещё больше. Поэтому подключать напрямую такой электродвигатель к сети, имеющую частоту 50 Гц не рекомендуется.
Вот пример из жизни (точнее, из комментариев к статье про номинальные мощности американских электродвигателей).
«Друг у меня лет 7 назад загорелся покупкой стационарной ленточной шлифовальной машинки. У нас таких тогда в продаже не было. Заказал на Е-бее из штатов. Аж из самой Пенсильвании к нему посылка шла. Пришла. Оснащена однофазным асинхронником мощностью около 500 Вт (уже не помню точно). Понятно, что на 110 В. Выпросил у меня понижающий трансформатор на 220/110 В. Был у меня один на 2 кВА. Мне не жалко, я отдал.
Короче, сгорел движок через полчаса работы. Ибо забыл мой друг (кстати, одногруппник) чему учили нас на теории электропривода и на электрических машинах. И дело не только в снижении мощности пропорционально частоте вращения. Тут и заваливание мех. характеристики двигателя и неучет вида мех.характеристики рабочей машины. Так что, не всё так однозначно...»
Американские 110В и российские 110В отличаются частотой. И это главная проблема. Изменить значение напряжения тоже не всегда можно. А постоянно контролировать нагрев и нагрузку на валу невозможно...
Внимательный читатель сразу предложит ответ в данной ситуации — используй частотный преобразователь! Однако, тут тоже есть свои подводные камни.
Во-первых, сам двигатель должен поддерживать такой режим (про охлаждение я говорил выше), а частотник должен быть правильно настроен, чтобы соответствовать характеру нагрузки. Во-вторых, акустическое воздействие частотника может быть весьма заметным. Особенно если частотный преобразователь не установлен в специальном шкафу. Ну и в третьих, цена.
Ок, посмотрим, чем ещё отличаются двигатели в Калифорнии и где-то под Таганрогом.
Лошадиная сила
Мы привыкли, что механическая мощность электродвигателей измеряется в ваттах или в киловаттах. Для рядового жителя США в этих единицах измеряется потребляемая электрическая мощность, а механическая — в лошадиных силах.
Перевести одни единицы в другие можно, воспользовавшись формулой:
1 лошадиная сила (Horse Power =745,7 Вт=0,7457 кВт. Бывают значения 735, 736 Вт и другие. Видимо, разные лошадки)
Привожу таблицу соответствия номиналов американских NEMA двигателей и "советских" IEC двигателей. Данной информации в удобоваримом виде в интернете не нашёл, поэтому таблицу составил сам.
Кстати, номиналы сечений проводов AWG тоже не переводятся "в лоб". И нужна таблица соответствия, которую можно посмотреть в этой статье:
КПД
Коэффициент полезного действия электромотора можно выразить как процентное отношение электрической мощности, которую он потребляет к выходной механической мощности.
Стандартом NEMA предусмотрена следующая буквенная маркировка КПД электродвигателей.
Степень защиты от окружающей среды
Мы привыкли к обозначению IP. Однако, стандарты NEMA предполагают использование своих кодировок. Для перевода их сделана следующая таблица. При этом использовать её для обратного перевода, то есть из IP в NEMA не следует.
Пользоваться этой таблицей просто. Серый прямоугольник в столбце «А» говорит о том, что эта степень защиты выше, чем у первой цифры данного кода IP. Чёрный прямоугольник говорит о том, что степень защиты выше, чем у второй цифры кода IP.
Вторая часть статьи, про подключение американских двигателей:
Заключение
Конечно, тема очень объёмная и раскрыть её в одной статье не получится. Тем более что информации по данному направлению не очень много.
Предлагаю всё обсудить в комментариях и пролить свет знаний на это тёмное пятно неведения. Как говорится: одна голова — хорошо, а две — лучше!
Если есть по этой теме литература и хорошие статьи, кидайте ссылки в комментарии! А вот что есть по этой теме у меня:
Коллекция книг по электрике на блоге СамЭлектрик.ру
Там смотрите разделы про ПЧ и Электродвигатели.
Некоторые статьи про Америку, Двигатели и ПЧ на Дзене СамЭлектрик.ру
------------------------------------
Подписывайтесь на Дзен СамЭлектрик.ру и делитесь опытом в комментариях!
Также жду вас на блоге www.SamElectric.ru и в группе СамЭлектрик.ру в ВК!
Внимание! Автор не гарантирует, что всё написанное на этой странице - истина. За ваши действия и за вашу безопасность ответственны только вы!
