1. Κατανόηση του τύπου φορτίου
Το πρώτο βήμα σε κάθε διαδικασία επιλογής κινητήρα είναι ο χαρακτηρισμός του κινούμενου φορτίου. Αυτό καθορίζει τις απαιτήσεις ροπής και ταχύτητας σε όλο το εύρος λειτουργίας, το οποίο με τη σειρά του καθορίζει τον απαιτούμενο τύπο κινητήρα, την ονομαστική ισχύ, τον αριθμό πόλων και το εάν χρειάζεται VFD ή κιβώτιο ταχυτήτων. Υπάρχουν τρεις βασικές κατηγορίες φορτίου.
Η ροπή παραμένει περίπου σταθερή ανεξάρτητα από την ταχύτητα. Συνεπώς, η απαιτούμενη ισχύς του κινητήρα αυξάνεται αναλογικά με την ταχύτητα. Παραδείγματα: μεταφορικοί ιμάντες, αντλίες θετικής εκτόπισης, συμπιεστές, αναμικτήρες και ανυψωτικά μηχανήματα. Ο κινητήρας πρέπει να έχει διαστάσεις που να παρέχουν επαρκή ροπή στις χαμηλότερες στροφές λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένης της εκκίνησης υπό πλήρες φορτίο.
Η ροπή αυξάνεται με το τετράγωνο της ταχύτητας. Η ισχύς αυξάνεται με τον κύβο της ταχύτητας. Παραδείγματα: φυγοκεντρικές αντλίες, ανεμιστήρες και φυσητήρες. Στο 50 τοις εκατό της ονομαστικής ταχύτητας, το φορτίο απαιτεί μόνο το 25 τοις εκατό της ονομαστικής ροπής και το 12,5 τοις εκατό της ονομαστικής ισχύος. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά τα φορτία μεταβλητής ροπής ιδανικά για τον έλεγχο ταχύτητας VFD, όπου επιτυγχάνεται μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας με μειωμένες απαιτήσεις ροής.
Η ισχύς παραμένει σταθερή, ενώ η ροπή μειώνεται καθώς αυξάνεται η ταχύτητα. Παραδείγματα: εργαλειομηχανές κοπής μετάλλων (κινητήρες ατράκτου), μηχανές περιέλιξης και ορισμένες κινήσεις ελασματουργείου. Η επιλογή κινητήρα για σταθερά φορτία ισχύος πρέπει να διασφαλίζει ότι ο κινητήρας μπορεί να παρέχει πλήρη ονομαστική ισχύ στην υψηλότερη απαιτούμενη ταχύτητα και επαρκή ροπή για δύναμη κοπής ή περιέλιξης στη χαμηλότερη ταχύτητα στο εύρος λειτουργίας.
Ο προσδιορισμός του τύπου φορτίου αποτρέπει πρώτα το πιο συνηθισμένο σφάλμα υπερμεγέθους κινητήρα: την επιλογή ενός κινητήρα που έχει μέγεθος για ροπή εκκίνησης σε φυγοκεντρικό φορτίο που απαιτεί μόνο 12,5 τοις εκατό της ονομαστικής ροπής στη μισή ταχύτητα. Ένας υπερμεγέθης κινητήρας λειτουργεί με χαμηλό συντελεστή ισχύος και μειωμένη απόδοση στο μεγαλύτερο μέρος του εύρους λειτουργίας του, αυξάνοντας τόσο το κόστος ενέργειας όσο και τα φορτία άεργου ισχύος.
2. Υπολογισμός Ισχύος Κινητήρα
Μόλις γίνει γνωστή η χαρακτηριστική ροπής-ταχύτητας φορτίου, μπορεί να υπολογιστεί η απαιτούμενη ισχύς του άξονα του κινητήρα. Η απαιτούμενη ισχύς πρέπει να επαρκεί για τη χειρότερη περίπτωση λειτουργίας — συνήθως μέγιστο φορτίο στη μέγιστη ταχύτητα — με έναν συντελεστή λειτουργίας που εφαρμόζεται για τις συνθήκες εκκίνησης και τις διακυμάνσεις του φορτίου.
| Εφαρμογή | Συντελεστής αρχικής υπηρεσίας | Συντελεστής Λειτουργίας Υπηρεσίας | Σημειώσεις |
|---|---|---|---|
| Φυγοκεντρική αντλία / ανεμιστήρας | 1.0 | 1,0–1,15 | Χαμηλή ροπή εκκίνησης· μέγεθος για μέγιστο σημείο λειτουργίας |
| Μεταφορικός ιμάντας (εκκίνηση με φορτίο) | 1.5 | 1,15–1,25 | Η υψηλή αδράνεια ή η εκκίνηση με φορτίο απαιτεί περιθώριο ροπής εκκίνησης |
| Κοχλιωτός συμπιεστής | 1,5–2,0 | 1.25 | Δυνατότητα εκκίνησης χωρίς φορτίο· χρήση ομαλού εκκινητή ή αστέρα-τριγώνου |
| Αναδευτήρας / αναδευτήρας | 2,0–2,5 | 1,25–1,5 | Η εκκίνηση παρτίδας υψηλού ιξώδους είναι η χειρότερη περίπτωση |
| Ανυψωτικό / γερανός | 2,0–3,0 | 1.5 | Εκκίνηση με πλήρες φορτίο ανάρτησης· χρησιμοποιήστε κινητήρα με φρένο |
Αφού υπολογίσετε την απαιτούμενη ισχύ του κινητήρα, στρογγυλοποιήστε την προς τα πάνω στην επόμενη τυπική ονομαστική ισχύ IEC της σειράς (0,18, 0,25, 0,37, 0,55, 0,75, 1,1, 1,5, 2,2, 3,0, 4,0, 5,5, 7,5, 11, 15, 18,5, 22, 30, 37, 45, 55, 75, 90, 110, 132, 160, 200 kW). Αποφύγετε την επιλογή κινητήρα με περισσότερα από ένα τυπικά μεγέθη πάνω από την υπολογισμένη απαίτηση, καθώς αυτό αυξάνει το κόστος κεφαλαίου και μειώνει την απόδοση μερικού φορτίου και τον συντελεστή ισχύος.
3. Ταχύτητα, πόλοι και γρανάζια
Η ταχύτητα του κινητήρα σε στροφές ανά λεπτό καθορίζεται από τον αριθμό των μαγνητικών πόλων και τη συχνότητα τροφοδοσίας. Στα 50 Hz, οι τέσσερις τυπικές διαμορφώσεις πόλων παράγουν αυτές τις σύγχρονες ταχύτητες και κατά προσέγγιση ταχύτητες πλήρους φορτίου:
Όταν η απαιτούμενη ταχύτητα εξόδου δεν ταιριάζει με καμία τυπική ταχύτητα κινητήρα, χρησιμοποιείται ένα κιβώτιο ταχυτήτων για να μειώσει (ή περιστασιακά να αυξήσει) την ταχύτητα μεταξύ του κινητήρα και του φορτίου. Η απαιτούμενη σχέση μετάδοσης είναι απλώς η ταχύτητα του κινητήρα διαιρούμενη με την απαιτούμενη ταχύτητα εξόδου. Για παράδειγμα, ένας μεταφορικός ιμάντας που απαιτεί 28 σ.α.λ. από έναν τετραπολικό κινητήρα στις 1.450 σ.α.λ. χρειάζεται σχέση μετάδοσης περίπου 52:1. Αυτό συνήθως επιτυγχάνεται με ένα κιβώτιο ταχυτήτων με ατέρμονα κοχλία για μέτριες ροπές ή με ένα ελικοειδές κιβώτιο ταχυτήτων για συνεχή βαριά λειτουργία σε υψηλή ισχύ.
Συμβουλή επιλογής: Όταν η απαιτούμενη ταχύτητα εξόδου είναι μεταξύ 50 και 300 σ.α.λ., συγκρίνετε το συνολικό κόστος ενός 4πολικού κινητήρα με κιβώτιο ταχυτήτων δύο σταδίων με έναν 6πολικό ή 8πολικό κινητήρα με κιβώτιο ταχυτήτων ενός σταδίου. Η τελευταία επιλογή συχνά μειώνει την πολυπλοκότητα του συστήματος μετάδοσης κίνησης, τα σημεία συντήρησης και το συνολικό κόστος εγκατάστασης για εφαρμογές αναδευτήρα και μεταφορικού ιμάντα. Korea Ever-Power's συνδυασμοί ηλεκτρομειωτήρων Καλύπτουν και τις τέσσερις διαμορφώσεις πόλων που ταιριάζουν με μειωτήρες με κοχλία, ελικοειδή και κωνικά ελικοειδή.
4. Κύκλος λειτουργίας και συντελεστής λειτουργίας
Το πρότυπο IEC 60034-1 ορίζει εννέα τυπικούς τύπους λειτουργίας (S1 έως S9) που περιγράφουν πώς εναλλάσσονται οι περίοδοι φορτίου και ηρεμίας ενός κινητήρα με την πάροδο του χρόνου. Ο κύκλος λειτουργίας καθορίζει το θερμικό φορτίο στον κινητήρα και επηρεάζει άμεσα την απαιτούμενη ονομαστική ισχύ.
Ο κινητήρας λειτουργεί συνεχώς με σταθερό φορτίο για αρκετό χρόνο ώστε να επιτευχθεί θερμική ισορροπία. Ο πιο συνηθισμένος τύπος λειτουργίας είναι αντλίες, ανεμιστήρες, συμπιεστές, μεταφορικοί ιμάντες. Ο κινητήρας έχει ονομαστική ισχύ για συνεχή λειτουργία στην ισχύ που αναγράφεται στην πινακίδα τύπου.
Ο κινητήρας λειτουργεί με σταθερό φορτίο για ένα σύντομο καθορισμένο χρονικό διάστημα (10, 30, 60 ή 90 λεπτά) και στη συνέχεια σταματά για αρκετό χρόνο ώστε να ψυχθεί πλήρως σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Ενεργοποιητές βαλβίδων και θυρών, εργαλειομηχανές διακοπτόμενης λειτουργίας. Οι κινητήρες βραχυπρόθεσμης λειτουργίας μπορούν να έχουν ονομαστική ισχύ άνω του S1 για τη συγκεκριμένη περίοδο λειτουργίας τους.
Ο κινητήρας εναλλάσσεται μεταξύ περιόδων λειτουργίας με φορτίο και περιόδους ηρεμίας σε έναν σταθερό κύκλο και δεν φτάνει ποτέ σε θερμική ισορροπία σε καμία από τις δύο φάσεις. Ο συντελεστής κυκλικής λειτουργίας (CDF) είναι ο λόγος του χρόνου λειτουργίας προς τον συνολικό χρόνο κύκλου. Οι μηχανές συσκευασίας, οι πρέσες και οι κινητήρες ανελκυστήρων λειτουργούν συχνά σε λειτουργία S3 με CDF από 25 έως 60 τοις εκατό.
Το S4 περιλαμβάνει τη θερμική επίδραση της εκκίνησης. Το S5 περιλαμβάνει τους κύκλους πέδησης. Το S6 καλύπτει τη συνεχή λειτουργία με διαλείπουσες υπερφορτώσεις. Τα S7 και S8 καλύπτουν τις λειτουργίες πέδησης κινητήρα και αλλαγής ταχύτητας. Αυτοί οι τύποι λειτουργίας είναι σχετικοί με εφαρμογές γερανών, ανυψωτικών μηχανημάτων και ελασματουργείων όπου οι συχνοί κύκλοι επιτάχυνσης-επιβράδυνσης επιβάλλουν πρόσθετη θερμική καταπόνηση στην περιέλιξη του κινητήρα.
5. Λειτουργικό Περιβάλλον και Κλάση IP
Το περιβάλλον εγκατάστασης καθορίζει την απαιτούμενη βαθμολογία προστασίας από διείσδυση IP, την κατηγορία μόνωσης και, σε ορισμένες περιπτώσεις, το υλικό κατασκευής του κινητήρα. Ένας κινητήρας εγκατεστημένος σε καθαρό, ξηρό εσωτερικό περιβάλλον μπορεί να χρησιμοποιήσει IP44. Ο ίδιος κινητήρας σε εξωτερικό χώρο χημικού εργοστασίου που υπόκειται σε βροχή και σκόνη απαιτεί IP55 ή IP65. Οι γραμμές επεξεργασίας τροφίμων που υπόκεινται σε καθημερινή πλύση με καυστικό υγρό υψηλής πίεσης απαιτούν IP69K με κατασκευή από ανοξείδωτο χάλυβα.
Για ταξινομημένες επικίνδυνες περιοχές που περιέχουν εύφλεκτα αέρια ή εύφλεκτη σκόνη, δεν επιτρέπονται οι τυπικοί κινητήρες ανεξάρτητα από την κατηγορία IP. Οι πιστοποιημένοι κινητήρες με αντιεκρηκτική προστασία (Ex d IIB T4 για περιοχές αερίου Ζώνης 1 ή Ex t IIIB για περιοχές σκόνης Ζώνης 21) είναι υποχρεωτικοί. Η Korea Ever-Power's Κινητήρες με αντιεκρηκτική προστασία σειράς YB2 Καλύπτουν περιοχές αερίου Ζώνης 1 και Ζώνης 2 από 0,55 έως 200 kW και στις τέσσερις διαμορφώσεις πόλων.
| Περιβάλλο | Ελάχ. IP |
|---|---|
| Καθαρός εσωτερικός χώρος, στεγνός | IP44 |
| Γενικά βιομηχανικό, σκονισμένο | IP54 |
| Εξωτερικοί ή πίδακες νερού | IP55 |
| Περιοχές πλύσης | IP65 |
| Πλύσιμο τροφίμων / φαρμακευτικών προϊόντων | IP69K |
| Περιοχή επικίνδυνων αερίων (Ζώνη 1) | Εξ. δ IIB |
6. Πίνακας επιλογής τύπου κινητήρα
Μόλις οριστούν ο τύπος φορτίου, η ισχύς, η ταχύτητα, ο κύκλος λειτουργίας και το περιβάλλον, μπορεί να επιλεγεί ο τύπος κινητήρα. Αυτός ο πίνακας αντιστοιχίζει τις πιο συνηθισμένες απαιτήσεις εφαρμογής στην κατάλληλη σειρά κινητήρων από την Korea Ever-Power.
| Απαίτηση | Κορέα Ever-Power Series | Βασικό χαρακτηριστικό |
|---|---|---|
| Στάνταρ S1 συνεχής λειτουργία, καθαρός εσωτερικός χώρος | Σειρά Y2 | IE3, IP54, 0,18–200 kW, και οι 4 πόλοι |
| Μεταβλητή ταχύτητα με VFD | Σειρά YVF2 | Εξωτερικός ανεμιστήρας IC416, Κλάση H, θερμίστορ PTC, 0,75–200 kW |
| Απαιτούνται δύο σταθερές ταχύτητες (χωρίς VFD) | Σειρά YD | Dahlander / ξεχωριστή περιέλιξη, συνδυασμοί πόλων 4/2P έως 12/6P |
| Φορτίου-συγκράτησης / τοποθέτησης καθήκον | Σειρά Y2EJ | Ενσωματωμένο φρένο συνεχούς ρεύματος με ελατήριο, χρόνος διακοπής < 0,1–0,4 s |
| Επικίνδυνη περιοχή Ζώνη 1 / Ζώνη 2 | Σειρά YB2 | Ex d IIB T4, IP55, 0,55–200 kW, πιστοποίηση IECEx / ATEX |
| IP69K καθημερινό πλύσιμο (τρόφιμα / φαρμακευτικά προϊόντα) | Σειρά BXG | Ανοξείδωτο 316L, IP69K, σφραγίδες FDA, Ra 0,8 um, Κλάση H |
| Μικρή ισχύς (< 1 kW), πλαίσιο αλουμινίου | Σειρά YS | 25 W–750 W, πλαίσιο αλουμινίου, IP44, επιλογή εκκίνησης με πυκνωτή |
Πλήρεις προδιαγραφές προϊόντος, πίνακες μοντέλων και οδηγοί εφαρμογής για κάθε σειρά βρίσκονται στο τμήμα προϊόντος τριφασικού κινητήρα.
7. Κλάση Απόδοσης και Κόστος Κύκλου Ζωής
Για τους περισσότερους βιομηχανικούς κινητήρες, το κόστος ενέργειας σε μια 10ετή λειτουργική ζωή υπερβαίνει κατά πολύ την αρχική τιμή αγοράς. Ένας κινητήρας 22 kW που αγοράζεται για 600 δολάρια ΗΠΑ θα καταναλώσει περίπου 480.000 kWh σε διάστημα 10 ετών με πλήρες φορτίο (4.800 ώρες ετησίως). Με τιμή 0,12 δολάρια ΗΠΑ/kWh, αυτό αντιστοιχεί σε κόστος ηλεκτρικής ενέργειας 57.600 δολάρια ΗΠΑ — 96 φορές την τιμή αγοράς του κινητήρα. Μια βελτίωση της απόδοσης από τον IE2 (90.9%) στον IE3 (91.6%) στα 22 kW εξοικονομεί περίπου 410 kWh ετησίως ανά κινητήρα, ή 4.100 kWh και 492 δολάρια ΗΠΑ σε διάστημα 10 ετών με τιμή 0,12 δολάρια ΗΠΑ/kWh.
Για εγκαταστάσεις με μεγάλο αριθμό κινητήρων, η συσσωρευμένη εξοικονόμηση ενέργειας από την αναβάθμιση από IE2 σε IE3 σε 50 έως 100 κινητήρες μπορεί να αντιπροσωπεύει σημαντική μείωση του ετήσιου λειτουργικού κόστους. Ο κανονισμός της ΕΕ 2019/1781 ορίζει την IE3 ως την ελάχιστη κατηγορία απόδοσης για κινητήρες από 0,75 έως 200 kW στην ευρωπαϊκή αγορά και πολλές άλλες αγορές υιοθετούν ισοδύναμους κανονισμούς. Ο καθορισμός της IE3 ως ελάχιστης κατηγορίας απόδοσης για όλες τις αγορές νέων κινητήρων αποτελεί τόσο κανονιστική συμμόρφωση όσο και ορθή οικονομική λειτουργία.
8. Συχνές ερωτήσεις
Επεξεργασμένο από Cxm
