1. Kuormatyypin ymmärtäminen
Ensimmäinen vaihe minkä tahansa moottorin valintaprosessissa on käytetyn kuorman karakterisointi. Tämä määrittelee vääntömomentin ja nopeuden vaatimukset koko käyttöalueella, mikä puolestaan määrää tarvittavan moottorityypin, tehon, napojen lukumäärän ja sen, tarvitaanko taajuusmuuttajaa vai vaihteistoa. Kuorma voidaan jakaa kolmeen perusluokkaan.
Vääntömomentti pysyy suunnilleen vakiona nopeudesta riippumatta. Vaadittava moottorin teho kasvaa siis verrannollisesti nopeuteen. Esimerkkejä: kuljettimet, syrjäytyspumput, kompressorit, sekoittimet ja nostimet. Moottori on mitoitettava siten, että se tuottaa riittävän vääntömomentin alhaisimmalla käyttönopeudella, myös käynnistyksen aikana täydellä kuormalla.
Vääntömomentti kasvaa nopeuden neliössä; teho kasvaa nopeuden kuutiossa. Esimerkkejä: keskipakoispumput, puhaltimet ja puhaltimet. 50 prosentilla nimellisnopeudesta kuorma vaatii vain 25 prosenttia nimellisvääntömomentista ja 12,5 prosenttia nimellistehosta. Tämä ominaisuus tekee muuttuvan vääntömomentin kuormista ihanteellisia taajuusmuuttajakäyttöiseen nopeuden säätöön, jossa voidaan saavuttaa suuria energiansäästöjä pienemmillä virtausvaatimuksilla.
Teho pysyy vakiona, kun taas vääntömomentti pienenee nopeuden kasvaessa. Esimerkkejä: metallinleikkauskoneet (karakäytöt), kelauskoneet ja jotkut valssimyllykäytöt. Moottorin valinnassa vakiotehokuormille on varmistettava, että moottori pystyy tuottamaan täyden nimellistehon suurimmalla vaaditulla nopeudella ja riittävän vääntömomentin leikkaus- tai kelausvoimaan käyttöalueen pienimmällä nopeudella.
Kuormatyypin tunnistaminen ensin estää yleisimmän moottorin ylimitoitusvirheen: moottorin valitsemisen, joka on mitoitettu keskipakoiskuormitukselle käynnistysmomentin mukaan, joka vaatii vain 12,5 prosenttia nimellismomentista puolella nopeudella. Ylimitoitettu moottori toimii alhaisella tehokertoimella ja heikentyneellä hyötysuhteella suurimmalla osalla toiminta-alueestaan, mikä lisää sekä energiakustannuksia että loistehon kustannuksia.
2. Moottorin tehon laskeminen
Kun kuorman momentti-nopeuskäyrä tunnetaan, tarvittava moottorin akseliteho voidaan laskea. Vaadittavan tehon on oltava riittävä pahimmassa mahdollisessa käyttötilanteessa – tyypillisesti maksimikuormituksella maksiminopeudella – ja käyttökerrointa on sovellettava käynnistysolosuhteisiin ja kuormituksen vaihteluihin.
| Hakemus | Aloituspalvelukerroin | Juoksupalvelukerroin | Muistiinpanoja |
|---|---|---|---|
| Keskipakopumppu / tuuletin | 1.0 | 1,0–1,15 | Alhainen käynnistysmomentti; koko maksimaaliselle toimintapisteelle |
| Hihnakuljetin (käynnistys kuormitettuna) | 1.5 | 1.15–1.25 | Suuri inertia tai kuormitettu käynnistys vaatii käynnistysmomentin marginaalin |
| Ruuvikompressori | 1,5–2,0 | 1.25 | Kuormittamaton käynnistys mahdollinen; käytä pehmeäkäynnistintä tai tähti-kolmiokytkentää |
| Sekoitin / sekoitin | 2,0–2,5 | 1,25–1,5 | Korkean viskositeetin erän aloitus on pahin mahdollinen tilanne |
| Nostin / nosturi | 2,0–3,0 | 1.5 | Käynnistys täydellä kuormalla; käytä jarrumoottoria |
Kun olet laskenut tarvittavan moottorin tehon, pyöristä se ylöspäin seuraavaan sarjan IEC-standardin mukaiseen teholuokkaan (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). Vältä valitsemasta moottoria, joka on enemmän kuin yhden vakiokoon verran laskettua vaatimusta suurempi, koska tämä lisää pääomakustannuksia ja heikentää osakuorman hyötysuhdetta ja tehokerrointa.
3. Nopeus, sauvat ja vaihdelaatikko
Moottorin nopeus kierroksina minuutissa määräytyy magneettinapojen lukumäärän ja syöttötaajuuden mukaan. 50 Hz:n taajuudella neljä vakionapakonfiguraatiota tuottavat seuraavat synkroniset nopeudet ja likimääräiset täyden kuormituksen nopeudet:
Kun vaadittu lähtönopeus ei vastaa mitään moottorin vakionopeutta, käytetään vaihteistoa moottorin ja kuorman välisen portaiden pienentämiseen (tai toisinaan suurentamiseen). Vaadittava välityssuhde on yksinkertaisesti moottorin nopeus jaettuna vaaditulla lähtönopeudella. Esimerkiksi kuljetin, joka vaatii 28 rpm 4-napaiselta moottorilta nopeudella 1 450 rpm, tarvitsee noin 52:1 välityssuhteen. Tämä saavutettaisiin tyypillisesti matovaihteistolla kohtuullisilla vääntömomenteilla tai kierukkavaihteistolla jatkuvaan raskaaseen käyttöön suurella teholla.
Valintavinkki: Kun vaadittu lähtönopeus on 50–300 rpm, vertaa 4-napaisen moottorin ja kaksivaiheisen vaihteiston kokonaiskustannuksia 6-napaisen tai 8-napaisen moottorin ja yksivaiheisen vaihteiston kokonaiskustannuksiin. Jälkimmäinen vaihtoehto usein vähentää voimansiirron monimutkaisuutta, huoltopisteitä ja sekoitin- ja kuljetinsovellusten kokonaisasennuskustannuksia. Korea Ever-Powerin vaihdemoottoriyhdistelmät kattaa kaikki neljä napakokoonpanoa, jotka on sovitettu mato-, kierre- ja kartio-kierremuttereilla.
4. Käyttösuhde ja käyttökerroin
IEC 60034-1 määrittelee yhdeksän vakiokäyttötyyppiä (S1–S9), jotka kuvaavat, miten moottorin kuormitus- ja lepojaksot vuorottelevat ajan kuluessa. Käyttöjakso määrää moottorin lämpökuormituksen ja vaikuttaa suoraan vaadittuun teholuokkaan.
Moottori käy jatkuvasti vakiokuormituksella riittävän kauan saavuttaakseen terminen tasapainon. Yleisin käyttötapa — pumput, puhaltimet, kompressorit, kuljettimet. Moottori on mitoitettu jatkuvaan käyttöön tyyppikilven teholla.
Moottori käy vakiokuormituksella lyhyen määritellyn ajan (10, 30, 60 tai 90 minuuttia) ja pysähtyy sitten riittävän pitkäksi aikaa jäähtyäkseen kokonaan ympäristön lämpötilaan. Venttiili- ja sulkuporttitoimilaitteet, jaksottaiset työstökoneet. Lyhytaikaisesti käytettävien moottoreiden jatkuva teho voidaan ylittää S1:llä määritellyn käyntiajan.
Moottori vuorottelee kuormitus- ja lepojaksojen välillä kiinteässä syklissä eikä koskaan saavuta lämpötasapainoa kummassakaan vaiheessa. Syklinen käyttökerroin (CDF) on päälläoloajan suhde kokonaissykliaikaan. Pakkauskoneet, puristimet ja hissikoneet toimivat usein S3-käytössä, jossa CDF on 25–60 prosenttia.
S4 sisältää käynnistyksen lämpövaikutuksen. S5 sisältää jarrutusjaksot. S6 kattaa jatkuvan käytön ajoittaisilla ylikuormituksilla. S7 ja S8 kattavat moottorin jarrutuksen ja nopeudenmuutostehtävät. Nämä käyttötyypit ovat merkityksellisiä nosturi-, nostin- ja valssaamo-sovelluksissa, joissa tiheät kiihdytys-hidastusjaksot aiheuttavat moottorin käämityksille lisää lämpörasitusta.
5. Käyttöympäristö ja IP-luokka
Asennusympäristö määrää vaadittavan IP-kotelointiluokan, eristysluokan ja joissakin tapauksissa moottorin rakennemateriaalin. Puhtaaseen ja kuivaan sisäympäristöön asennettu moottori voi käyttää IP44-luokitusta. Sama moottori kemiantehtaan ulkotiloissa, jotka altistuvat sateelle ja pölylle, vaatii IP55- tai IP65-luokitusta. Elintarvikelinjat, jotka altistuvat päivittäiselle korkeapainepesulle emäksisellä vedellä, vaativat IP69K-luokitusta ruostumattomasta teräksestä valmistetussa rakenteessa.
Vakiomoottoreita ei sallita luokitelluilla vaarallisilla alueilla, jotka sisältävät syttyviä kaasuja tai palavaa pölyä, IP-luokituksesta riippumatta. Sertifioidut räjähdyssuojatut moottorit (Ex d IIB T4 vyöhykkeen 1 kaasualueille tai Ex t IIIB vyöhykkeen 21 pölyalueille) ovat pakollisia. Korea Ever-Powerin YB2-sarjan räjähdyssuojatut moottorit Kattaa vyöhykkeiden 1 ja vyöhykkeiden 2 kaasualueet tehoalueella 0,55–200 kW kaikissa nelinapaisissa kokoonpanoissa.
| Ympäristö | Vähimmäis-IP-osoite |
|---|---|
| Puhdas sisätila, kuiva | IP44 |
| Yleinen teollisuus, pölyinen | IP54 |
| Ulkona tai vesisuihkuilla | IP55 |
| Pesualueet | IP65-suojaus |
| Ruoka-/lääketeollisuuden pesu | IP69K-suojaus |
| Vaarallinen kaasualue (vyöhyke 1) | Ex d IIB |
6. Moottorityypin valintamatriisi
Kun kuormitustyyppi, teho, nopeus, käyttösuhde ja ympäristö on määritetty, moottorityyppi voidaan valita. Tämä matriisi yhdistää yleisimmät sovellusvaatimukset Korea Ever-Powerin moottorisarjoihin.
| Vaatimus | Korea Ever-Power -sarja | Keskeinen ominaisuus |
|---|---|---|
| Vakio S1 jatkuva käyttö, puhtaat sisätilat | Y2-sarja | IE3, IP54, 0,18–200 kW, kaikki 4-napaiset kokoonpanot |
| Muuttuva nopeus VFD:llä | YVF2-sarja | IC416 ulkoinen puhallin, luokka H, PTC-termistorit, 0,75–200 kW |
| Tarvitaan kaksi kiinteää nopeutta (ei taajuusmuuttajaa) | YD-sarja | Dahlander / erillinen käämitys, 4/2P - 12/6P -napaiset kombot |
| Kuormanpito-/asemointitehtävä | Y2EJ-sarja | Integroitu jousivoimalla toimiva tasavirtajarru, pysäytysaika < 0,1–0,4 s |
| Vaarallinen alue Vyöhyke 1 / Vyöhyke 2 | YB2-sarja | Ex d IIB T4, IP55, 0,55–200 kW, IECEx / ATEX-sertifioitu |
| IP69K päivittäinen huuhtelu (elintarvikkeet/lääkkeet) | BXG-sarja | 316L ruostumaton teräs, IP69K, FDA-tiivisteet, Ra 0,8 µm, luokka H |
| Pieni teho (< 1 kW), alumiinirunko | YS-sarja | 25 W–750 W, alumiinirunko, IP44, kondensaattorikäynnistysvaihtoehto |
Täydelliset tuotetiedot, mallitaulukot ja sovellusoppaat jokaiselle sarjalle löytyvät kolmivaihemoottorituoteosasto.
7. Tehokkuusluokka ja elinkaarikustannukset
Useimpien teollisuusmoottoreiden energiakustannukset 10 vuoden käyttöiän aikana ylittävät huomattavasti alkuperäisen ostohinnan. 600 Yhdysvaltain dollarilla ostettu 22 kW:n moottori kuluttaa täydellä kuormalla (4 800 tuntia vuodessa) noin 480 000 kWh 10 vuoden aikana. Hinnalla 0,12 USD/kWh tämä on 57 600 USD sähkökustannuksissa – 96 kertaa moottorin ostohinta. Hyötysuhteen parannus IE2-luokasta (90,9%) IE3-luokkaan (91,6%) 22 kW:n teholla säästää noin 410 kWh vuodessa moottoria kohden tai 4 100 kWh ja 492 USD 10 vuoden aikana hinnalla 0,12 USD/kWh.
Laitoksissa, joissa on suuri moottoripopulaatio, 50–100 moottorin päivittäminen IE2-luokasta IE3-luokkaan voi tuoda merkittäviä vuotuisia käyttökustannusten alennuksia. EU-asetus 2019/1781 edellyttää IE3-luokan vähimmäishyötysuhdeluokkaa 0,75–200 kW:n moottoreille Euroopan markkinoilla, ja monet muut markkinat ovat omaksumassa vastaavia määräyksiä. IE3-luokan määrittäminen vähimmäisluokaksi kaikille uusille moottorihankinnoille on sekä määräystenmukaista että järkevää käyttötaloutta.
8. Usein kysytyt kysymykset
Cxm:n muokkaama
