آشنایی با استاندارد NEMA الکتروموتور

استانداردهای صنعتی نقشی کلیدی در تضمین کیفیت، ایمنی و عملکرد بهینه تجهیزات الکتریکی دارند. استاندارد NEMA که توسط انجمن ملی تولیدکنندگان تجهیزات الکتریکی تعریف شده است، یکی از مهم ترین استانداردها برای الکتروموتورها است. این استاندارد، دستورالعمل‌هایی را برای طراحی، ساخت و استفاده از الکتروموتورها ارائه می‌دهد. در این مقاله، به بررسی کامل استاندارد NEMA در الکتروموتورها و موارد مرتبط با آن می پردازیم.

NEMA  چیست؟

 NEMA یا  National Electrical Manufacturers Association سازمانی است که استانداردهای مرتبط با تجهیزات الکتریکی را در ایالات متحده تعریف می‌کند. این استانداردها در زمینه‌هایی مانند ایمنی تجهیزات، سازگاری با محیط های مختلف و بهینه سازی عملکرد به کار می روند و در صنایع گوناگون از جمله نفت و گاز، صنایع غذایی، معادن و کارخانه‌های تولیدی کاربرد دارند.

تاریخچه NEMA

NEMA در سال 1926 توسط تولیدکنندگان تجهیزات الکتریکی در ایالات متحده تأسیس شد. هدف اصلی آن، تدوین یک زبان مشترک برای استانداردسازی محصولات و بهبود کیفیت در سطح جهانی بود. این استاندارد به مرور زمان تکامل یافت و اکنون به یکی از معتبرترین استانداردها در صنعت برق تبدیل شده است.

تاریخچه استاندارد NEMA نشان می‌دهد که این استاندارد توانسته است نیازهای متغیر صنایع را پاسخ دهد. از زمان تأسیس تاکنون، NEMA تغییرات بسیاری داشته و به طور مداوم به‌روز شده است تا با فناوری‌های جدید سازگار باشد. به عنوان مثال، در دهه‌های اخیر، تأکید بیشتری بر بازده انرژی و کاهش هزینه‌های عملیاتی شده است.

دسته‌بندی‌های استاندارد NEMA برای الکتروموتورها

یکی از جنبه‌های کلیدی   NEMA این است که فاکتورهای مختلفی را برای طبقه بندی و استانداردسازی الکتروموتورها در نظر می گیرد. از جمله مهم ترین این فاکتورها عبارتند از:

• نوع محفظه
• کلاس عایق حرارتی
• راندمان انرژی
• کدهای طراحی
• مقلومت در برابر شرایط محیطی خاص
• توان و سرعت
• ولتاژ و فرکانس
• اندازه قاب یا فریم سایز

 1. نوع محفظه

محفظه های NEMA انواع مختلفی از محیط‌های کاری را پوشش می‌دهند. این محفظه ها بر اساس سطح حفاظت در برابر عوامل محیطی مانند آب، گرد و غبار، مواد شیمیایی و… طراحی شده‌اند. در ادامه، رتبه بندی های NEMA برای درک بهتر شما آورده شده است:

تفسیر جدول رتبه بندی NEMA

همانطور که گفتیم انواع مختلفی از محفظه برای الکتروموتورها بر اساس استاندارد NEMA تعریف شده است. در ادامه در مورد هر یک از این محفظه ها، بیشتر توضیح می دهیم.

 نوع 1

دستگاه هایی با رتبه بندی  NEMA 1، بیشتر برای استفاده در داخل ساختمان ساخته شده‌اند و از افراد در برابر تماس با قطعات الکتریکی فعال و دارای شارژ الکتریکی محافظت می‌کنند.

نوع 2

محفظه  NEMA 2، در واقع تا حدودی همان محفظه NEMA 1 است. با این حال، درجه بندی NEMA 2  محافظت بیشتری نسبت به  NEMA 1  ارائه می دهد، مثل محافظت در برابر چکه کردن یا پاشیدن آب. معمولا در مکان‌هایی که احتمال رطوبت کم است، استفاده می‌شود.

نوع 3R , 3RX

محفظه های NEMA 3R و  3RX برای استفاده در داخل یا خارج از منزل طراحی شده اند و از اجزا در برابر باران، برف و خاک محافظت می کنند. به علاوه، از تشکیل یخ بر روی محفظه جلوگیری می کنند.

نوع 3, 3X

محفظه های NEMA 3 و 3X در برابر باران، برف و گرد و غبار مقاوم هستند و برای استفاده در محیط های داخلی و خارجی ساخته شده اند. NEMA 3  و 3X  نسبت به محفظه NEMA 3R یا 3RX، محافظت بیشتری در برابر گرد و غبار از خودشان نشان می دهند.

نوع 3S ، 3SX

محفظه‌های NEMA 3S و NEMA 3SX از محافظتی شبیه به NEMA 3 برخوردار هستند. دستگاه هایی با این رتبه بندی، هنگامی که یخ روی محفظه آنها تشکیل می‌شود یا زمانی که در یخ قرار می­گیرند، قابل استفاده خواهند بود.

نوع 4 ، 4X

محفظه‌هایی با NEMA 4 و NEMA 4X برای استفاده در داخل یا خارج از منزل در نظر گرفته شده‌اند و همان محافظت های محفظه NEMA 3 را با محافظت اضافه تر در برابر ورود آب ارائه می‌دهند.

بنابراین، اگر می‌خواهید محفظه NEMA 4 خودتان را تمیز کنید، لازم نیست نگران آسیب رسیدن از طریق ورود آب به قطعات الکتریکی آن باشید.

نوع 6 ، 6P

دستگاه هایی با این NEMA، حفاظتی شبیه با محفظه NEMA 4 دارند با این تفاوت که در برابر غوطه ور شدن موقت یا طولانی مدت در آب تا عمق تعیین شده، دوام می آورند.

نوع 7

محفظه هایی با NEMA 7 برای مکان های خطرناک ساخته شده اند. این محفظه ضد انفجار است و برای استفاده در داخل ساختمان و مکان های خطرناک ساخته شده است.

نوع 8

NEMA 8  محافظتی شبیه به محفظه NEMA 7 دارد، اما می تواند هم در داخل و هم در فضای باز استفاده شود. این رتبه بندی هم مانند مورد قبلی، برای مکان های خطرناک استفاده می شود.

نوع 9

محفظه های NEMA 9، ضد اشتعال و گرد و غبار هستند و برای استفاده در محیط های داخلی و مکان های خطرناک در نظر گرفته شده اند.

نوع 10

محفظه های NEMA 10 مطابق با استانداردهای MSHA (سازمان ایمنی و بهداشت معدن) هستند.

نوع 12 و  12K

محفظه های NEMA 12 و NEMA 12K برای استفاده عمومی در داخل ساختمان در نظر گرفته شده اند. محفظه‌های NEMA 12 و 12K   در برابر چکه‌ کردن و پاشیدن آب و همچنین در برابر زنگ زدگی مقاوم هستند.

نوع 13

محفظه های NEMA 13 بیشتر برای مصارف عمومی استفاده می شوند. آن‌ها هم مثل محفظه‌های NEMA    12 محافظت می‌کنند، اما محافظت بیشتری در برابر چکه‌کردن و پاشیدن مایعات از خودشان نشان می دهند.

این دسته‌بندی‌ها به کاربران کمک می‌کند تا موتور مناسب با شرایط محیطی خود را انتخاب کنند و از دوام و کارایی بیشتر اطمینان حاصل کنند.

2. کلاس‌ عایق حرارتی  NEMA

کلاس‌های عایق حرارتی NEMA، نشان‌دهنده حداکثر دمای مجاز سیم‌پیچی الکتروموتور هستند. انتخاب کلاس مناسب می‌تواند از خرابی زودرس موتور جلوگیری کند. جدول زیر کلاس‌های حرارتی مختلف A، B، F و H و حداکثر دمای مجاز برای هر کلاس را نشان می دهد.

3. رتبه‌بندی راندمان انرژی  NEMA

NEMA، راندمان انرژی الکتروموتورها را نیز رتبه‌بندی می‌کند. موتورهایی که راندمان بالاتری دارند، انرژی کمتری مصرف می کنند و هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهند. دسته‌بندی راندمان انرژی عبارت است از:

• IE1 (Standard Efficiency) : حداقل راندمان قابل قبول برای موتورهای استاندارد.
• IE2 (High Efficiency): راندمان بالاتر نسبت به IE1، مصرف انرژی کمتر.
• IE3 (Premium Efficiency): راندمان بسیار بالا، مناسب برای صرفه‌جویی انرژی طولانی‌مدت.
• IE4 (Super Premium): بالاترین راندمان انرژی موجود.

4. کدهای طراحی  NEMA

کدهای طراحی NEMA مشخص‌کننده گشتاور شروع به کار، جریان شروع و ویژگی‌های عملکردی موتور هستند. در جدول زیر، کدهای طراحی و کاربردهای آن‌ها آورده شده است:

5. مقاومت در شرایط محیطی خاص  

محفظه های الکتروموتورها بر اساس محیط های خاصی که برای آن طراحی شده اند، دارای سه نوع TEFC ، ODP و XP هستند که در جدول زیر، ویژگی ها و کاربرد هر کدام از آنها را آوردیم.

6. توان و سرعت

جدول NEMA توان و سرعت‌های استاندارد موتور را تعریف می‌کند. مثال‌هایی از توان و سرعت استاندارد در جدول زیر آورده شده است.

7. رده‌بندی ولتاژ و فرکانس

استاندارد  NEMA، ولتاژ و فرکانس کاری مناسب برای موتورهای مختلف را تعیین می‌کند. برای مثال، بسیاری از موتورهای صنعتی در آمریکای شمالی، با ولتاژ 460 ولت و فرکانس 60 هرتز طراحی می‌شوند. این مشخصات تضمین می‌کنند که موتور در شبکه برق محلی به خوبی عمل می کند و راندمان بالایی دارد.

8. اندازه قاب یا فریم سایز  (Frame Size)

استاندارد NEMA برای الکتروموتورها، اندازه‌های مختلفی از قاب را تعریف می‌کند. اندازه قاب تأثیر مستقیمی بر توان خروجی، سرعت و دوام موتور دارد. هر اندازه قاب به طور دقیق مشخص شده است و شامل ابعاد نصب، ارتفاع شفت و نوع پایه موتور می‌شود.

ابعاد الکتروموتور بر اساس NEMA

در جدول مشخصات الکتروموتور زیر، ابعاد فریم موتور های الکتریکی بر اساس استاندارد NEMA آمده است.

تفسیر جدول استاندارد  NEMA

جدول بالا، به تفسیر و بررسی ابعاد و ویژگی های فریم موتور الکتریکی می پردازد. در واقع، هر یک از ستون های جدول، نشان دهنده ابعاد خاصی از فریم الکتروموتور هستند.

به طور مثال:

• ستون D مربوط به قطر شافت موتور است.
• E ارتفاع پایه ها را نشان می دهد.
• F نشان دهنده عرض موتور در امتداد محور عمودی است.
• H به فاصله افقی مرکز شافت تا پایه ها مربوط می شود.
• N اندازه قطر شیار برای نصب پایه است.
•  O عمق شیار پایه را نشان می دهد.
• N-W نشان دهنده عرض شیار برای نصب پایه است.
• ابعاد AA، AB، AH، AJ، AK، مربوط به طول‌ها و قطرهای مختلف مرتبط با طراحی و نصب موتور هستند.
• اندازه های BA، BB، BD، XO، XP،  به جزئیات دقیق‌تر مانند موقعیت و اندازه‌های دیگر اجزای موتور الکتریکی مربوط می‌شوند.
• TAP و KEY نیز در مورد شیار و کلید شافت است.

در کل، حروف F، H، N، O، P، U  فواصل و ابعاد مربوط به نصب و قرارگیری الکتروموتور را در اختیارتان قرار می دهند.

همانطور که در جدول ابعاد و مشخصات الکتروموتور مشاهده می کنید، یکسری از بخش ها بصورت سایه دار مشخص شده اند. این بخش ها نشان دهنده ابعادی هستند که به طور استاندارد توسط nema مشخص شده اند و توسط بسیاری از تولید کنندگان به کار گرفته می شوند. این در حالی است که سایر ابعاد ممکن است بسته به تولید کننده، متفاوت باشند و معمولا بین تولید کننده و مشتری به صورت توافقی هستند.

به طور کلی، با استفاده از اطلاعات ذکر شده در این جدول، می‌توان موتوری با مشخصات دقیق و مناسب برای کاربردهای مختلف صنعتی انتخاب کرد.

مشخصات درج‌شده روی پلاک الکتروموتورهای  NEMA

پلاک الکتروموتورهایی که بر اساس استاندارد NEMA  ساخته شده‌اند، اطلاعات جامعی درباره مشخصات عملکردی و فیزیکی موتور ارائه می‌دهند. این مشخصات به شما کمک می‌کند تا موتور را برای کاربرد مورد نظر خود انتخاب یا جایگزین کنید. شکل زیر، یک نمونه پلاک از الکتروموتوری را نشان می دهد که بر اساس NEMA تولید شده است.

در جدول زیر، مشخصه های مهم پلاک الکتروموتور NEMA بالا و توضیحات مربوط به آن را به طور کامل توضیح دادیم.

تفاوت‌های استاندارد NEMA ،   IEC  و IP

استانداردهای NEMA ، IEC  و IP  هر سه برای تعریف سطح حفاظت تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی در برابر عوامل خارجی مانند گرد و غبار، آب و تماس‌های مکانیکی طراحی شده‌اند. با این حال، تفاوت‌هایی در نحوه‌ی تعریف و استفاده از این استانداردها وجود دارد.

در جدول زیر تفاوت‌های این سه استاندارد به صورت مقایسه‌ای و کامل ارائه شده است:

در کل استاندارد NEMA برای محیط‌های صنعتی در آمریکای شمالی طراحی شده است و تمرکز بیشتری بر سازگاری با شبکه‌های برق این منطقه دارد. در مقابل، IEC  یک استاندارد جهانی است.

اهمیت استاندارد NEMA در الکتروموتورها

استاندارد NEMA ویژگی‌های مختلفی از جمله ابعاد، راندمان، مقاومت در برابر شرایط محیطی و قابلیت‌های حفاظتی را مشخص می‌کند. این استاندارد به دلایل زیر ضروری است:

• ایمنی:  جلوگیری از خرابی و خطرات احتمالی.
• کارایی: تضمین عملکرد بهینه در شرایط مختلف.
• طول عمر: کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری.
• صرفه‌جویی انرژی:  بهبود راندمان و کاهش مصرف انرژی.

علاوه بر این، NEMA  به استانداردسازی بین‌المللی نیز کمک کرده است. بسیاری از کشورها استانداردهای خود را بر اساس اصول NEMA تنظیم کرده‌اند که این امر به تبادل بهتر فناوری و محصولات بین کشورها منجر شده است. اهمیت این استاندارد نه تنها در صنایع برق، بلکه در تمام صنایعی که به تجهیزات برقی وابسته‌اند، به وضوح دیده می‌شود.

نتیجه‌گیری

در کل، رتبه بندی nema برای محافظت از تجهیزات الکتریکی در برابر آسیب های ناشی از مایعات، گرد و غبار یا مواد شیمیایی خورنده استفاده می شود. این ویژگی باعث شده است که برخی این استاندارد را با IP  در موتورهای الکتریکی  اشتباه بگیرند. البته، همه تجهیزات الکتریکی از این استاندارد استفاده نمی کنند بلکه، رتبه ‌بندی‌های NEMA صرفا به عنوان یک استاندارد صنعتی استفاده می ‌شوند و کاملا داوطلبانه هستند.

 استاندارد NEMA نقش حیاتی در انتخاب و استفاده بهینه از الکتروموتورها دارد. با درک صحیح این استانداردها، می‌توان موتوری ایمن، کارآمد و متناسب با نیازهای صنعتی انتخاب کرد. برای اطلاعات بیشتر و خرید الکتروموتورهای استاندارد  NEMA، با ما در تماس باشید یا از طریق سایت، ثبت سفارش کنید.

سوالات متداول (FAQ)

استاندارد NEMA چیست و چه کاربردی دارد؟

NEMA  مجموعه‌ای از استانداردها برای تجهیزات الکتریکی است که ایمنی، کارایی و تطابق با محیط‌های مختلف را تضمین می‌کند.

تفاوت NEMA و IEC چیست؟

NEMA  بیشتر در ایالات متحده کاربرد دارد و بر ابعاد و راندمان تأکید دارد، در حالی که IEC استاندارد بین‌المللی است.

چطور می‌توان محفظه مناسب NEMA را انتخاب کرد؟

بسته به محیط کاری مانند گرد و غبار، رطوبت یا خطر انفجار، محفظه‌ای با کد مناسب انتخاب کنید.