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杏彩体育网页IE3IE4高效电机对低压元器件的影响

  输出功率与输入功率不等,其差值等于电动机本身的损耗功率,包括铜损、铁损及机械损耗,所谓的电动机效率η就是输出功率与输入功率的比值。

  IE5等级在2014版的IEC标准中尚未明确定义,准备在下一版的标准中增加,但是制定的目标是损耗要比IE4电机降低20%。

  IE1~IE4电动机之间最大的差异在于其效率,相同功率下IE3/IE4的效率明显比IE1和IE2高。

  例如5.5kW的电动机,IE1电机的效率只有87.4%,而IE3电机的效率为89.6%,且损耗相对于IE2下降了21.2%,IE4电机的效率达到了92%,损耗更是下降了57.5%,运行效率和节能效果明显。

  中国的3级能效对应IEC的IE3电动机,2级能效对应IE4电动机,1级能效对应IE5电动机。

  IE3/4电动机相对于IE1/2电机,在结构上做了很多变化来实现高效。例如定子绕组更粗电阻更低铜损更低,这是实现高效的重要措施。转子铜条更粗电阻更低,转子的铜损也更低。更薄的硅钢片减少了涡流效应,更长的定子尺寸有利于降低磁通密度,也降低了定子铁芯中磁通密度和铁损,更有利于散热,此外在定子铁芯外形、硅钢片材料、散热风扇叶片形状等方面,都做了改进以提高电动机的运行效率。

  IE3/4电动机相对于IE1/2电机,其额定电流更低所以长期运行时更节能,但是其起动瞬间的冲击电流和起动电流增加了。

  下图中橙色线电机的电流曲线电动机的电流曲线,可以看到起动瞬间的冲击电流最大为16In,比起我们常说的14In,冲击电流值更高,同时IE3电动机的起动电流曲线曲线上面,这些差异对断路器和接触器提出了更高要求。

  以15kW电动机为例,IE2电动机的冲击电流峰值309.5A,起动电流峰值为265.8A,而IE3电动机的冲击电流峰值为373.3A,起动电流峰值为275.5A,无论是冲击电流还是起动电流,IE3都比IE2电机高。

  接触器标准IEC60942-4-1/GB/T14048.4-2020,在使用类别中增加了针对IE3/IE4高效电机的AC-3e类,常规电动机对应的使用类别是AC-3。

  在验证接触器的接通和分断能力时,AC-3使用类别时试验电流为8In和10In,在AC-3e使用类别时试验电流为8.5In和12In,其主要目的是保证接触器在接通、分断高效电机的冲击电流和起动电流时,触头不会发生粘连、熔焊故障。

  IEC60942-4-1/GB/T14048.4-2020标准只对接触器的能力做了提升,断路器的磁脱扣值是由厂家来自行定义。

  一方面厂家可以通过提高断路器的磁脱扣电流阈值来满足IE3/IE4高效电机的需求;另一方面在现有断路器的基础上,在选型方面适当做一些调整,同样可以满足IE3/IE4高效电机的应用需求。

  对于断路器A来说,其磁脱扣电流值一般为13倍额定电流即13*16=208A,同样的道理,断路器B的磁脱扣电流值为13*20=260A。

  额定电流为15A的电动机,选择断路器A或断路器B都可以,因为二者的过载保护整定电流范围都涵盖了15A,即断路器过载保护整定值都可以设定在15A。

  主要差异在于选择断路器A时,磁脱扣电流值相对于电动机额定电流为208A/15A=13.86,而断路器B的磁脱扣电流值相对于电动机额定电流为260A/15A=17.33,很显然,对于躲过电动机起动瞬间的冲击电流,断路器B更合适。

  我们国家的GB50055-2011 通用用电设备配电设计规范,对电动机回路断路器磁保护或瞬时保护设定规则与NFPA70不同。

  GB50055中断路器瞬时过电流脱扣器的整定原则,是以电动机起动电流作为基准,乘以2.2~2.5的系数,所以首先必须得知道电动机的起动电流值,一般通过产品样本或厂家技术资料获得。

  总而言之,IE3/IE4高效电机,其额定电流比传统电动机更低,所以节能增效作用明显,但是其冲击电流和起动电流更大,对断路器磁脱扣和接触器的通断能力要求更高。

  为了满足高效电机的应用,产品标准已经对接触器的通断能力有明确要求,必须按照AC-3e使用类别验证。断路器产品虽然在标准里没有做具体规定,但是断路器厂家都已经在做相应的变化,比如一方面直接提高断路器磁脱扣电流阈值,另一方面通过调整断路器选型来满足高效电机的应用。

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