高效低壓交流異步電動機
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概述
應用
設計
概述
總體介紹
1LE0001 高效系列電動機是鑄鐵機殼通用型全封閉自扇冷卻式三相異步電動機，其防護等級為 IP55，1LE0001 系列電動機設計生產符合 ISO、IEC、GB 等相關標準的要求。采用 1LE0001 系列電動
機，客戶可以節能達 10% 之多！
1LE0001 系列電動機適用于連續工作制（S1）、恒轉速或一定速度范圍內的變頻調速應用。
西門子 1LE0001 系列電動機技術特性
■ 機座和接線盒材料：灰鑄鐵；
■ 標準顏色：石頭灰（RAL 7030）；
■ 額定功率：0.55kW~315kW (50Hz)
■ 0.75kW及以上的 2、4、6 極電動機達到 GB18613-2012 標準能效等級 3 級，且 能滿足 IEC 60034-30 標準中的 IE2 效率等級；
■ 優化的緊湊型結構；
■ 標準安裝結構類型（符合 IEC 60034-7 標準規定）：IM B3、IM B5、IM B35 等；
■ 所有的電動機設計防護等級為 IP55（IEC 60034-5）；
■ FS 1) 280 ~ 355 標配再潤滑裝置，FS 1) 100 ~ 250 的作為選項；
■ 對于 FS 100 ~ 355 范圍電動機，可選擇增強懸臂力設計；
■ 電動機可選 PTC 或 PT100 熱敏電阻或 KTY84-130 進行繞組保護；
■ 接線盒標準位置處于機座頂端，進線孔處于 右側（從驅動端看），選項中接線盒位置和進線方向可變化；
■ 絕緣系統按 155（F）溫度等級設計，在額定輸出和直接供電時按 130（B）溫度等級使用；
■ 電動機標準冷卻方式為自扇冷卻（IEC 60034-6 規定的 IC 411），可提供獨立驅動風扇強制冷卻；
■ FS 80 ~ 90 電動機沒有吊環；FS 100 ~ 315 電動機都有 2 個吊環，FS 355 電動機有 1 個吊環用于運輸。
1) FS，機座的英文（Frame Size）縮寫。
運行環境
■ 防護等級 IP55（IEC 60034-5）；
■ 高度不超過海拔 1000 m（IEC 60034-1）；
■ 允許的環境溫度在 -20 ?C ~ 40 ?C（IEC 60034-1）；
■ 所允許的相對濕度：
? -20 ?C ≤ T ≤ 20 ?C：100 %
? 20 ?C < T ≤ 30 ?C：95 %
? 30 ?C < T ≤ 40 ?C：55 %
對于更高的環境溫度、以及（或者）高于海拔 1000 m 的地點，電動機的額定功率換算系數為 k HT 。所允許的功率值（P adm ）：
P adm = P rated ? k HT
應用
變頻應用
1LE0001 電動機適于變轉速、恒轉速的各種應用，如風機、泵、壓縮機、紡織機械等。
當變頻器驅動電動機時，電磁干擾的程度大小取決于變頻器的類型（種類，IGBT 數量，干擾控制措施及制造商）、布線、距離以及應用需求。在設計和應用階段必須參考變頻器制造商關于電磁兼容性的安裝指導。
當 1LE0001 電動機變頻應用（變頻器供電），且輸出額定功率時，電動機的使用溫度等級為 155（F）。為了避免雜散電流對電動機軸承的損壞，推薦 FS250 ~ 355 電動機使用絕緣軸承。請向西門子咨詢關于絕緣軸承的詳細信息。
變頻器驅動運行
1LE0001 電動機的標準絕緣系統設計要求，能夠保證其在變頻器供電電壓不超過 460 V 時正常運行。
1LE0001 電動機帶有特定的負載時能夠使用變頻器驅動，其特定的負載扭矩如以下圖表所示：
當負載轉矩在允許的轉矩范圍內時，電動機能夠自扇冷卻；當負載轉矩超過所允許的轉矩時，電動機需要強迫冷卻。
在電動機運行速度超過額定轉速時，噪聲和振動值將增加，并且軸承的壽命將縮短。需要注意再潤滑周期和潤滑脂的壽命。
變頻運行時當頻率超過 60 Hz 時，必需按照特定的限值進行動平衡。
電壓（峰值和梯度值）承受值
繞組絕緣的電介質應力決定于：
-
電壓峰值，啟動時間以及變頻器產生的脈沖頻率；
-
變頻器與電動機連接電纜的特性和長度；
-
繞組結構和其他系統參數，尤其是絕緣系統中不同繞組的對地電壓（代表了絕緣系統的電介質應力）。
設計
機械特性
接線盒
標準接線盒的材料為鑄鐵，標準位置處于機座頂端，且自身可4×90? 旋轉安裝，從而使電纜可以從各個方向進入。所有接線盒都有兩個進線孔，其中一個進線孔采用葛蘭密封，另一個進線孔采用螺塞密封。
接線盒位置
接線盒除標準位置外，還可處于電動機機座的左側或右側。電動機接線盒位置可以在電動機訂貨號的第 16 位用數字 表示出。
接線盒的位置是指從電動機驅動端來看的位置。
■ 標配接線盒在頂部，電動機訂貨號的第 16 位數字為 4；
■ 接線盒在右邊，電動機訂貨號的第 16 位數字為 5；
■ 接線盒在左邊，電動機訂貨號的第 16 位數字為 6。
當電動機的接線盒位置與其它部件沖突時，可以將接線盒從驅動端移到非驅動端（選件號：H08）。
接線盒的進線孔
除非另作規定，否則進線孔的標準位置如下圖所示。接線盒可以按照圖示的位置旋轉。
■ 朝向驅動端
接線盒旋轉 90°，進線口朝向驅動端，選件號為 R10。
對于 FS80 ~ 112 的帶法蘭（IM B5）電動機，只有接線盒在非驅動（選件號：H08）時，才可以選擇進線孔朝向驅動端。
■ 朝向非驅動端
接線盒旋轉 90°，進線口朝向非驅動端，選件號為 R11。
■ 朝向左側（與標準方向相反）
接線盒旋轉 180°，進線口位置相反，選件號為 R12。
如果接線盒的位置改變時（如右側或左側），須要檢查進線孔的位置是否方便進線。必要時，可以同時訂購其它選件（R10，R11 和 R12）。
冷卻與通風
所有電動機標配裝有徑流（離心）式冷卻風扇，其冷卻效能與電動機的旋轉方向無關（冷卻方法符合 IEC60034-6 標準的 IC411）。
對于某些應用，可以考慮配置獨立驅動風扇 ，如，
■ 電動機在低速運行時，推薦使用獨立驅動風扇，從而使電動機得到有效利用；
■ 電動機在明顯高于額定同步轉速的速度運行時，同樣推薦選用獨立驅動風扇，這樣有助于降低電動機噪聲。
獨立驅動風扇的選件號為 F70。當安裝獨立驅動風扇時，電動機的長度將增加 ?L。
軸承系統
1LE0001系列電動機標準配置深溝球軸承或角接觸球軸承，這些軸承是密封的或可再潤滑型的。
FS80 ~ 132 范圍的 1LE0001 電動機驅動端與非驅動端軸承浮動；FS160 ~ 355 電動機驅動端軸承浮動，非驅動端軸承固定。
標準配置的軸承可以承受一定的懸臂力，關于懸臂力可以參見第 11 頁“電動機軸驅動端允許的***大懸臂力”。當電動機軸端承受的懸臂力較大時，可以考慮選擇增強懸臂力的軸承設計（選件號：L22）。
FS80 ~ 250 范圍電動機標配不帶再潤滑裝置；FS280 ~ 355 范圍的電動機標配可再潤滑軸承，并標配再潤滑裝置。如果需要，FS100 ~ 250 范圍的電動機也可選用可再潤滑軸承和再潤滑裝置（選件號L23）。
軸承壽命（標稱壽命）
軸承的標稱額定壽命可根據 ISO 281 標準規定的標準計算程序計算出來的。如果電動機在該樣本中所規定條件下運行，90 % 甚***高比例的軸承的運行時間可達到標稱壽命。通常，軸承的使用壽命取決于軸承規格、軸承載荷、運行條件、轉速以及潤滑脂壽命。
當電動機水平安裝，且不受軸向力的情況下，電動機的軸承壽命***能夠達到 40,000 小時。在承受***大容許載荷的情況下，其壽命也***有 20,000 小時，這里所說的軸承壽命，指的都是電動機在 50 Hz 下正常運行的情況。
當電動機在非正常的條件下運行時，軸承的壽命會縮短。如下面幾種情況：
■ 當電動機的運行速度高于額定速度時，由于電動機的振動增大，使得軸承受到額外的徑向力和軸向力，導致其壽命減少；
■ 當環境或設備等因素引起電動機振動加大時，同樣軸承也會因此受到額外的徑向力和軸向力，而導致其壽命減少；
■ 當環境溫度每升高 10?C，潤滑脂壽命以及再潤滑時間縮短一半。
潤滑脂壽命和再潤滑周期
對于不可再潤滑的軸承，其潤滑脂壽命與軸承壽命相當。但是，這只能是在電機嚴格按照本樣本中規定的技術數據運行。
對于以規定間隔再潤滑的電機，軸承壽命可以延長，從而補償不利因素，諸如溫度、安裝條件、轉速、軸承規格和機械載荷造成的影響。
電動機軸驅動端允許的***大懸臂力
為了計算徑向負載的***大懸臂力，據軸肩處的懸臂力 F Q （N）必須位于軸伸端以內，（長度為 x）。長度 x［mm］是距離軸肩的距離。長度***長為 x max ，與軸伸長度相同？偟膽冶哿 F Q 使用以下公式計算。
F Q = c ? F U
預緊力系數 c 是從皮帶制造商那得到的經驗數值，下面的估算值可以應用。
■ 對于一般扁平的皮帶，c = 2；
■ 對于 V 型皮帶，c = 2 ~ 2.5；
■ 對于特殊的皮帶（取決于皮帶類型和負載），c = 2 ~ 2.5。
計算切向力 F U （N）使用下列公式：
F U = 2 x 10 7x( P/ n×D)
F U 切向力（N）
P 額定功率（kW）
n 額定轉速
D 滑輪（mm）
假設電動機不受任何軸向力，下面的表格中列出了允許的徑向懸臂力值（單位：牛頓）。
噪聲
噪聲值
噪聲值根據 DIN EN ISO 1680 標準在噪音室測得。表面聲壓級噪聲L pfa 計算表示單位為 dB（A）。聲壓級噪聲的空間平均值是在其測量面上測得的。測量面是距離電動機表面一立方米的地方。聲功率級噪聲用 LWA 來表示，單位為 dB（A）。下面給出噪聲值僅適用于電動機在 50 Hz 電源供電空載運行時的情況，容差為 +3 dB。當在 60 Hz 電源下空載運行時，偏差值大約為 +4 dB。
振動
所有電動機轉子都使用半鍵按照 A 級（標準）振動等級進行動態平衡。電動機在空載時測得振動速度有效值不超過下表中的 A 級所列值。
電氣特性
額定輸出
1LE0001電動機的額定功率是指電動機在連續運行的情況下 S1（IEC 60034-1），此時周圍環境溫度為 -20 ?C ~ 40 ?C，海拔高度不超過 1000 m。
電壓、頻率
IEC 60034-1 將電壓和頻率的偏差分為 A 類（電壓偏差 ±5 %，頻率偏差 ±2 %）和 B 類（電壓偏差 ±10 %，頻率偏差 +3 % / -5 %）。電動機均能夠在 A 類和 B 類提供額定轉矩。在 A 類中，溫度比正常運行下溫度大約提升 10 K。
電氣數據公差
■ 效率η
P rated ≤ 150 kW: - 0.15 x (1 – η)
P rated > 150 kW: - 0.10 x (1 – η)
效率η為小于 1 的值
■ 功率因數：(1 – cos φ) / 6
***小***值：0.02
***大***值：0.07
■ 轉差率：±20 %（電動機的偏差 < 1 kW ± 30 % 時是允許的）
■ 堵轉電流：+20 %
■ 堵轉轉矩：-15 % ~ +25 %
■ ***大轉矩：-10 %
■ 轉動慣量：±10 %
過載倍數
根據 IEC60034 標準要求，1LE0001系列電動機能夠在額定電壓和頻率下承受 1.5 倍的額定電流達 2 分鐘。
絕緣系統
1LE0001 電動機絕緣系統具有可靠性、耐用性好和壽命長、耐沖擊能力強的特點。
1LE0001系列電動機標準設計溫度等級為 155 （F）。當 1LE0 電動機直接供電，且輸出額定功率時，其絕緣系統按 130（B）溫度等級使用。
電動機保護
電動機過熱保護
電動機熱保護是指將溫度保護傳感器或溫度檢測傳感器嵌入電動機定子繞組或其他適當的地方，從而使其不會因為過熱而受到破壞。
不同的電動機熱保護方式可以在 1LE0001 電動機訂貨號的第 15 位采用不同的字母或者選件號來表示。下面是電動機的繞組保護和軸承保護的幾種保護方式。
繞阻保護
■ PTC 熱敏電阻溫度保護
目前，***常用的電動機繞組過熱保護方式是采用在電動機繞組中安裝 PTC 熱敏電阻進行保護。由于熱敏電阻的熱容量較低以及其在繞足間優良的熱傳導特性，繞組溫度可被準確的監控。當達到極限溫度時（標稱跳閘溫度），PTC 熱敏電阻阻值會出現一個階躍變化。這一變化被跳閘裝置捕捉后，即可斷開輔助回路。
PTC 熱敏電阻本身不能耐受大電流和高電壓。否則會導致半導體器件損壞。PTC 熱敏電阻和跳閘裝置的開關滯后效應小，因此可以實現快速重起。對于重載起動、起動頻率高、負載變化大、環境溫度高或電源波動大等應用場合，建議電動機使用該類保護。
兩種 PTC 熱敏電阻溫度保護
－ 電動機繞組帶一組三芯串聯的 PTC 熱敏電阻用于跳閘，跳閘溫度為 155 ?C，電動機訂貨號第 15 位字母為“B”。接線盒中將有 2 個輔助端子。
－ 電動機繞組帶兩組三芯串聯的 PTC 熱敏電阻，其中一組用于在電動機跳閘前報警，一組用于跳閘，報警溫度為 145 ?C，跳閘溫度為 155 ?C，電動機訂貨號第 15 位字母為“C”。接線盒中將有 4 個輔助端子。
■ KTY84-130 溫度傳感器溫度保護
當 1LE0001 電動機變頻應用時，推薦使用 KTY84-30 溫度傳感器進行繞組保護。KTY84-130 溫度傳感器特性曲線如下所示。
一些西門子變頻器可以通過溫度傳感器的電阻來確定電動機的溫度，從而設定電動機報警和跳閘的溫度。
1LE0001 電動機繞組帶一個 KTY 84-130 溫度傳感器，電動機訂貨號第 15 位字母為“F”。接線盒中將有 2 個輔助端子用于接線。
■ PT100 熱敏電阻傳感器溫度保護
PT100 熱敏電阻是一種精確高、靈敏度高的傳感器，其線性溫度阻值優于其他電阻式傳感器，性能穩定、可靠性高，其特性曲線如下。
兩種 PT100 熱敏電阻溫度保護
－電動機繞組帶 3 個 2 線制 PT100 測溫元件，電動機訂貨號第15 位字母為“H”。接線盒中將有 6 個輔助端子。
－電動機繞組帶 6 個 2 線制 PT100 測溫元件，電動機訂貨號第15 位字母為“J”。接線盒中將有 12 個輔助端子用于接線。
軸承保護
1LE0001 電動機軸承標配不帶任何保護。對于某些苛刻的應用，推薦對軸承采取保護措施。軸承保護是通過在電動機驅動端和非驅動端的軸承端蓋擰入溫度傳感器來進行保護。溫度傳感器的引接線引入電動機主接線盒內。
1LE0001 電動機軸承裝兩個 PT100 測溫元件，選件號為 Q5A。接線盒中將有 4 個輔助端子。
防潮加熱保護
當電動機處于較為惡劣的環境時，比如濕度非常大或者晝夜溫差比較大，電動機的繞組很可能出現凝露的現象，這樣會帶來電動機燒毀的風險。對于這種情況，建議對電動機繞組配置防潮加熱帶（選件號：Q04）進行保護。
電動機防潮加熱帶必須在電動機工作過程中處于不工作狀態；當電動機停機時，防潮加熱帶必須啟動工作，為繞組
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