1. Pochopenie typu zaťaženia
Prvým krokom v procese výberu akéhokoľvek motora je charakterizácia poháňanej záťaže. Tá definuje požiadavky na krútiaci moment a rýchlosť v celom prevádzkovom rozsahu, čo následne určuje požadovaný typ motora, výkon, počet pólov a to, či je potrebný menič frekvencie alebo prevodovka. Existujú tri základné kategórie záťaže.
Krútiaci moment zostáva približne konštantný bez ohľadu na rýchlosť. Požadovaný výkon motora sa preto zvyšuje úmerne s rýchlosťou. Príklady: dopravníky, objemové čerpadlá, kompresory, miešačky a zdvíhacie zariadenia. Motor musí byť dimenzovaný tak, aby poskytoval dostatočný krútiaci moment pri najnižších prevádzkových otáčkach, a to aj počas rozbehu pri plnom zaťažení.
Krútiaci moment sa zvyšuje s druhou mocninou otáčok; výkon sa zvyšuje s treťou mocninou otáčok. Príklady: odstredivé čerpadlá, ventilátory a dúchadlá. Pri 50 percentách menovitých otáčok vyžaduje záťaž iba 25 percent menovitého krútiaceho momentu a 12,5 percenta menovitého výkonu. Táto charakteristika robí z premenlivého krútiaceho momentu ideálne zaťaženie pre reguláciu otáčok s frekvenčným meničom (VFD), kde je možné dosiahnuť veľké úspory energie pri znížených požiadavkách na prietok.
Výkon zostáva konštantný, zatiaľ čo krútiaci moment sa so zvyšujúcou sa rýchlosťou znižuje. Príklady: obrábacie stroje na kov (vretenové pohony), navíjačky a niektoré pohony valcovní. Výber motora pre konštantné zaťaženie musí zabezpečiť, aby motor mohol poskytovať plný menovitý výkon pri najvyššej požadovanej rýchlosti a dostatočný krútiaci moment pre silu rezania alebo navíjania pri najnižšej rýchlosti v prevádzkovom rozsahu.
Najprv určením typu záťaže sa zabráni najčastejšej chybe pri predimenzovaní motora: výbere motora dimenzovaného na rozbehový krútiaci moment pri odstredivom zaťažení, ktoré vyžaduje iba 12,5 percenta menovitého krútiaceho momentu pri polovičných otáčkach. Predimenzovaný motor pracuje s nízkym účinníkom a zníženou účinnosťou vo väčšine svojho prevádzkového rozsahu, čo zvyšuje náklady na energiu aj poplatky za jalový výkon.
2. Výpočet výkonu motora
Keď je známa charakteristika krútiaceho momentu a otáčok, je možné vypočítať požadovaný výkon na hriadeli motora. Požadovaný výkon musí byť dostatočný pre najhorší prevádzkový stav – zvyčajne maximálne zaťaženie pri maximálnych otáčkach – s použitím servisného faktora pre štartovacie podmienky a zmeny zaťaženia.
| Aplikácia | Počiatočný prevádzkový faktor | Faktor prevádzkovej prevádzky | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Odstredivé čerpadlo / ventilátor | 1.0 | 1,0–1,15 | Nízky rozbehový krútiaci moment; veľkosť pre maximálny prevádzkový bod |
| Pásový dopravník (štart s naložením) | 1.5 | 1,15 – 1,25 | Vysoká zotrvačnosť alebo štart so zaťažením vyžaduje rezervu rozbehového momentu |
| Skrutkový kompresor | 1,5 – 2,0 | 1.25 | Možný štart bez záťaže; použite softštartér alebo hviezda-trojuholník |
| Miešadlo / miešadlo | 2,0 – 2,5 | 1,25 – 1,5 | Začiatok šarže s vysokou viskozitou je najhorším možným stavom |
| Zdvihák / žeriav | 2,0 – 3,0 | 1.5 | Štartovanie s plným zaveseným bremenom; použite brzdu motora |
Po výpočte požadovaného výkonu motora zaokrúhlite nahor na najbližší štandardný menovitý výkon IEC v sérii (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). Vyhnite sa výberu motora o viac ako jednu štandardnú veľkosť nad vypočítanú požadovanú hodnotu, pretože to zvyšuje kapitálové náklady a znižuje účinnosť pri čiastočnom zaťažení a účinník.
3. Rýchlosť, póly a prevody
Otáčky motora v otáčkach za minútu sú určené počtom magnetických pólov a napájacou frekvenciou. Pri 50 Hz štyri štandardné konfigurácie pólov vytvárajú tieto synchrónne otáčky a približné otáčky pri plnom zaťažení:
Keď požadované výstupné otáčky nezodpovedajú žiadnym štandardným otáčkam motora, na zníženie (alebo občasné zvýšenie) prevodového pomeru medzi motorom a záťažou sa použije prevodovka. Požadovaný prevodový pomer je jednoducho otáčky motora vydelené požadovanými výstupnými otáčkami. Napríklad dopravník vyžadujúci 28 ot./min zo 4-pólového motora s 1 450 ot./min potrebuje prevodový pomer približne 52:1. To by sa typicky dosiahlo závitovkovou prevodovkou pre mierne krútiace momenty alebo špirálovou prevodovkou pre nepretržitú ťažkú prevádzku pri vysokom výkone.
Tip pre výber: Ak je požadovaná výstupná rýchlosť medzi 50 a 300 ot./min., porovnajte celkové náklady na 4-pólový motor s dvojstupňovou prevodovkou so 6-pólovým alebo 8-pólovým motorom s jednostupňovou prevodovkou. Druhá možnosť často znižuje zložitosť pohonu, počet bodov údržby a celkové náklady na inštaláciu pre aplikácie s miešadlami a dopravníkmi. Korea Ever-Power kombinácie prevodových motorov pokrývajú všetky štvorpólové konfigurácie spárované so závitovkovými, špirálovými a kužeľošpirálovými redukciami.
4. Pracovný cyklus a prevádzkový faktor
Norma IEC 60034-1 definuje deväť štandardných typov prevádzky (S1 až S9), ktoré opisujú, ako sa v priebehu času striedajú doby zaťaženia a pokoja motora. Pracovný cyklus určuje tepelné zaťaženie motora a priamo ovplyvňuje požadovaný výkon.
Motor beží nepretržite pri konštantnom zaťažení dostatočne dlho na dosiahnutie tepelnej rovnováhy. Najbežnejší typ prevádzky – čerpadlá, ventilátory, kompresory, dopravníky. Motor je dimenzovaný na nepretržitú prevádzku pri výkone uvedenom na štítku.
Motor beží pri konštantnom zaťažení počas krátkeho definovaného obdobia (10, 30, 60 alebo 90 minút), potom sa zastaví dostatočne dlho na úplné ochladenie na okolitú teplotu. Pohony ventilov a stavidiel, prerušované obrábacie stroje. Krátkodobo prevádzkové motory môžu mať menovitý trvalý výkon vyšší ako S1 počas ich definovaného obdobia prevádzky.
Motor striedavo pracuje v pevnom cykle pod záťažou a v pokoji a nikdy nedosiahne tepelnú rovnováhu v žiadnej z fáz. Cyklický činiteľ zaťaženia (CDF) je pomer času zapnutia k celkovému času cyklu. Baliace stroje, lisy a pohony výťahov často pracujú v režime S3 s CDF 25 až 60 percent.
S4 zahŕňa tepelný vplyv rozbehu. S5 zahŕňa brzdné cykly. S6 pokrýva nepretržitú prevádzku s prerušovaným preťažením. S7 a S8 zahŕňajú brzdenie motora a zmenu rýchlosti. Tieto typy prevádzky sú relevantné pre aplikácie žeriavov, zdvíhacích zariadení a valcovní, kde časté cykly zrýchlenia a spomalenia predstavujú dodatočné tepelné namáhanie vinutia motora.
5. Prevádzkové prostredie a trieda IP
Požadovaný stupeň krytia IP, triedu izolácie a v niektorých prípadoch aj konštrukčný materiál motora určuje inštalačné prostredie. Motor inštalovaný v čistom a suchom vnútornom prostredí môže používať krytie IP44. Rovnaký motor vo vonkajšom priestore chemického závodu vystavenom dažďu a prachu vyžaduje krytie IP55 alebo IP65. Potravinárske linky vystavené dennému vysokotlakovému lúhovému umývaniu vyžadujú krytie IP69K s konštrukciou z nehrdzavejúcej ocele.
V klasifikovaných nebezpečných oblastiach s horľavými plynmi alebo horľavým prachom nie sú štandardné motory povolené bez ohľadu na stupeň krytia IP. Certifikované motory v nevýbušnom prevedení (Ex d IIB T4 pre plynové oblasti zóny 1 alebo Ex t IIIB pre prachové oblasti zóny 21) sú povinné. Korea Ever-Power's Motory série YB2 odolné voči výbuchu pokrývajú plynové oblasti Zóny 1 a Zóny 2 od 0,55 do 200 kW vo všetkých štvorpólových konfiguráciách.
| Životné prostredie | Minimálna IP adresa |
|---|---|
| Čisté v interiéri, suché | IP44 |
| Všeobecné priemyselné, prašné | IP54 |
| Vonkajšie alebo vodné trysky | IP55 |
| Omývacie priestory | IP65 |
| Potravinárske/farmaceutické spracovanie | IP69K |
| Oblasť s nebezpečným plynom (zóna 1) | Ex d IIB |
6. Matica výberu typu motora
Po definovaní typu záťaže, výkonu, otáčok, pracovného cyklu a prostredia je možné vybrať typ motora. Táto matica zodpovedá najbežnejším požiadavkám aplikácie príslušnej sérii motorov od spoločnosti Korea Ever-Power.
| Požiadavka | Kórejská séria Ever-Power | Kľúčová vlastnosť |
|---|---|---|
| Štandardná nepretržitá prevádzka S1, čistý vnútorný priestor | Séria Y2 | IE3, IP54, 0,18 – 200 kW, všetky 4-pólové konfigurácie |
| Variabilná rýchlosť s frekvenčným meničom (VFD) | Séria YVF2 | Externý ventilátor IC416, trieda H, termistory PTC, 0,75 – 200 kW |
| Sú potrebné dve pevné rýchlosti (bez frekvenčného meniča) | Séria YD | Dahlander / oddelené vinutie, pólové kombinácie 4/2P až 12/6P |
| Držanie/polohovanie bremena | Séria Y2EJ | Integrovaná pružinová jednosmerná brzda, čas zastavenia < 0,1–0,4 s |
| Nebezpečná oblasť Zóna 1 / Zóna 2 | Séria YB2 | Ex d IIB T4, IP55, 0,55–200 kW, certifikované podľa IECEx / ATEX |
| Denné umývanie IP69K (potraviny / farmaceutické výrobky) | Séria BXG | Nerezová oceľ 316L, IP69K, tesnenia FDA, Ra 0,8 um, trieda H |
| Malý výkon (< 1 kW), hliníkový rám | Séria YS | 25 W – 750 W, hliníkový rám, IP44, možnosť štartovania kondenzátorom |
Úplné špecifikácie produktov, tabuľky modelov a aplikačné príručky pre každú sériu nájdete v sekcia produktov trojfázových motorov.
7. Trieda účinnosti a náklady na životný cyklus
Pri väčšine priemyselných motorov náklady na energiu počas 10-ročnej prevádzkovej životnosti ďaleko prevyšujú počiatočnú kúpnu cenu. Motor s výkonom 22 kW zakúpený za 600 USD spotrebuje približne 480 000 kWh počas 10 rokov pri plnom zaťažení (4 800 hodín ročne). Pri cene 0,12 USD/kWh to predstavuje 57 600 USD nákladov na elektrinu – 96-násobok kúpnej ceny motora. Zlepšenie účinnosti z IE2 (90,9%) na IE3 (91,6%) pri 22 kW ušetrí približne 410 kWh ročne na motor, alebo 4 100 kWh a 492 USD počas 10 rokov pri cene 0,12 USD/kWh.
Pre zariadenia s veľkým počtom motorov môže kumulovaná úspora energie z modernizácie z IE2 na IE3 v rámci 50 až 100 motorov predstavovať významné zníženie ročných prevádzkových nákladov. Nariadenie EÚ 2019/1781 stanovuje IE3 ako minimálnu triedu účinnosti pre motory s výkonom od 0,75 do 200 kW na európskom trhu a mnoho ďalších trhov prijíma ekvivalentné predpisy. Stanovenie IE3 ako minimálnej triedy účinnosti pre všetky nové nákupy motorov je v súlade s predpismi aj z hľadiska rozumnej prevádzkovej ekonomiky.
8. Často kladené otázky
Upravil Cxm
