Electrical Installation in Compressor Systems
30 Ιουνίου, 2022
Ensure safe, reliable operation of your electrical compressor system. Learn essential electrical installation factors to consider, from motors to circuit protection.
Βασικές αρχές ηλεκτροκινητήρα συμπιεστή αέρα
Για την παραγωγή πεπιεσμένου αέρα, ένα ηλεκτρικό μοτέρ αεροσυμπιεστή χρησιμοποιεί ενέργεια για την παραγωγή ισχύος. Ο πιο συνηθισμένος τύπος είναι ένας τριφασικός επαγωγικός κινητήρας τύπου κλωβού, ο οποίος χρησιμοποιείται σε όλους τους τύπους βιομηχανιών. Είναι αθόρυβος και αξιόπιστος και, συνεπώς, αποτελεί μέρος των περισσότερων συστημάτων, συμπεριλαμβανομένων των αεροσυμπιεστών.
Ένα ηλεκτρικό μοτέρ συμπιεστή αέρα αποτελείται από δύο κύρια μέρη, τον ακίνητο στάτορα και τον περιστρεφόμενο ρότορα. Ο στάτορας, συνδεδεμένος με την τριφασική παροχή ρεύματος, παράγει ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Η ενέργεια μετατρέπεται σε κίνηση, δηλαδή μηχανική ενέργεια με τον ρότορα.
Το ρεύμα στις περιελίξεις του στάτορα δημιουργεί ένα πεδίο περιστρεφόμενης μαγνητικής δύναμης, το οποίο επάγει ρεύματα στο ρότορα. Έτσι δημιουργείται και εκεί ένα μαγνητικό πεδίο. Η αλληλεπίδραση μεταξύ των μαγνητικών πεδίων του στάτορα και του ρότορα δημιουργεί ροπή περιστροφής, η οποία κάνει τον άξονα του ρότορα να περιστρέφεται.
Εάν ο άξονας του επαγωγικού κινητήρα περιστρεφόταν με την ίδια ταχύτητα με το μαγνητικό πεδίο, το επαγόμενο ρεύμα στο ρότορα θα ήταν μηδέν. Ωστόσο, λόγω διαφόρων απωλειών, π.χ. στα ρουλεμάν, αυτό είναι αδύνατο. Συνεπώς, η ταχύτητα κίνησης είναι πάντα περ. 1-5% κάτω από τη συγχρονισμένη ταχύτητα μαγνητικού πεδίου (ονομάζεται «ολίσθηση»). (Οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη δεν παράγουν καθόλου ολίσθηση.)
Η μετατροπή ενέργειας σε έναν κινητήρα δεν πραγματοποιείται χωρίς απώλειες. Αυτές οι απώλειες προκύπτουν, μεταξύ άλλων, από απώλειες αντίστασης, απώλειες εξαερισμού, απώλειες μαγνητισμού και απώλειες τριβής.
Το υλικό μόνωσης στις περιελίξεις του κινητήρα χωρίζεται σε κατηγορίες μόνωσης σύμφωνα με τα πρότυπα της Διεθνούς Ηλεκτροτεχνικής Επιτροπής (IEC) 60085. Ένα γράμμα που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία , η οποία είναι το ανώτατο όριο για την περιοχή εφαρμογής της μόνωσης, χαρακτηρίζει κάθε κατηγορία. Εάν το ανώτερο όριο υπερβεί τους 10 °C για κάποιο χρονικό διάστημα, η διάρκεια ζωής της μόνωσης μειώνεται σχεδόν κατά το ήμισυ.
Βαθμός προστασίας |
B |
F |
H |
Μέγιστη θερμοκρασία περιέλιξης °C |
130 |
155 |
180 |
Θερμοκρασία περιβάλλοντος °C |
40 |
40 |
40 |
Αύξηση θερμοκρασίας °C |
80 |
105 |
125 |
Θερμικό περιθώριο °C |
10 |
10 |
15 |
Οι κατηγορίες προστασίας, σύμφωνα με το IEC 60034-5, καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο ο κινητήρας προστατεύεται από την επαφή και το νερό. Αυτά αναφέρονται με τα γράμματα IP και δύο ψηφία. Το πρώτο ψηφίο υποδεικνύει την προστασία έναντι επαφής και διείσδυσης από συμπαγή αντικείμενα. Το δεύτερο ψηφίο υποδεικνύει την προστασία από το νερό. Δείτε παρακάτω τι αντιπροσωπεύει κάθε κατηγορία.
IP 23: (2) προστασία από αντικείμενα μεγαλύτερα από 12 mm. (3) προστασία από άμεσο ψεκασμό νερού έως 60° από την κατακόρυφο.
IP 54: (5) προστασία από σκόνη. (4) προστασία έναντι ψεκασμού νερού από όλες τις κατευθύνσεις.
IP 55: (5) προστασία από σκόνη. (5) προστασία έναντι ψεκασμού νερού χαμηλής πίεσης από όλες τις κατευθύνσεις.
Οι μέθοδοι ψύξης σύμφωνα με το IEC 60034-6 καθορίζουν τις μεθόδους ψύξης για τον κινητήρα. Ονομάζεται με τα γράμματα IC ακολουθούμενα από μια σειρά ψηφίων που αντιπροσωπεύουν τον τύπο ψύξης (μη αεριζόμενη, αυτοαεριζόμενη, εξαναγκασμένη ψύξη) και τον τρόπο λειτουργίας ψύξης (εσωτερική ψύξη, επιφανειακή ψύξη, ψύξη κλειστού κυκλώματος, ψύξη υγρού κ.λπ.).
Η μέθοδος εγκατάστασης, που αντιπροσωπεύεται από τα γράμματα IM και τέσσερα ψηφία, αναφέρει τον τρόπο εγκατάστασης του κινητήρα σύμφωνα με το πρότυπο IEC 60034-7. Παρακάτω δίνονται δύο παραδείγματα.
IM 1001: δύο ρουλεμάν, ένας άξονας με ελεύθερο άκρο στροφέα και ένα σώμα στάτορα με πέλματα.
IM 3001: δύο ρουλεμάν, ένας άξονας με ελεύθερο άκρο στροφέα, ένα σώμα στάτορα χωρίς πέλματα και μια μεγάλη φλάντζα με απλές οπές στερέωσης.
Ένας τριφασικός ηλεκτροκινητήρας μπορεί να συνδεθεί με δύο τρόπους: αστέρι (Y) ή δέλτα (Δ). Οι φάσεις περιέλιξης σε έναν τριφασικό κινητήρα επισημαίνονται με U, V και W (U1-U2, V1-V2, W1-W2). Τα πρότυπα στις Ηνωμένες Πολιτείες αναφέρονται στα T1, T2, T3, T4, T5, T6. Με τη σύνδεση αστέρα (Y), τα «άκρα» των περιελίξεων του κινητήρα ενώνονται μεταξύ τους, δημιουργία μηδενικού σημείου. Οπτικά, μοιάζει με αστέρι (Y).
Μια τάση φάσης (τάση φάσης = κύρια τάση/√3, για παράδειγμα 400V = 690/√3) θα εφαρμόζεται στα τυλίγματα. Το ρεύμα Ih στην κατεύθυνση του μηδενικού σημείου γίνεται ρεύμα φάσης και, κατά συνέπεια, ένα ρεύμα φάσης If = Ih θα ρέει μέσω των περιελίξεων. Με τη σύνδεση δέλτα (Δ), η αρχή και τα άκρα ενώνονται μεταξύ των διαφορετικών φάσεων, οι οποίες στη συνέχεια σχηματίζουν ένα δέλτα (Δ). Ως αποτέλεσμα, υπάρχει τάση δικτύου στις περιελίξεις.
Το ρεύμα Ih στον κινητήρα είναι το κύριο ρεύμα. Αυτό διαιρείται μεταξύ των περιελίξεων για να δώσει ένα ρεύμα φάσης, Ih/√3 = If. Ο ίδιος κινητήρας μπορεί να συνδεθεί ως σύνδεση αστέρα 690 V ή σύνδεση τριγώνου 400 V. Και στις δύο περιπτώσεις, η τάση στις περιελίξεις είναι 400 V.
Μια σύνδεση αστέρα 690 V έχει χαμηλότερη ένταση ρεύματος στον κινητήρα από μια σύνδεση δέλτα 400 V. Η σχέση μεταξύ των επιπέδων ρεύματος είναι √3. Με αυτό, η πινακίδα στοιχείων του κινητήρα μπορεί να αναφέρει 690/400 V (ως παράδειγμα). Η σύνδεση αστέρα προορίζεται για την υψηλότερη τάση. Όπως υπονοείται, η σύνδεση τριγώνου είναι για το κατώτερο. Το ρεύμα, που αναγράφεται επίσης στην πινακίδα, δείχνει τη χαμηλότερη τιμή για τον κινητήρα με σύνδεση αστέρα και την υψηλότερη τιμή για τον κινητήρα με σύνδεση τριγώνου.
Η ροπή στρέψης ενός ηλεκτροκινητήρα είναι μια έκφραση της ικανότητας περιστροφής του ρότορα. Κάθε κινητήρας έχει μέγιστη ροπή. Ένα φορτίο πάνω από αυτή τη ροπή σημαίνει ότι ο κινητήρας δεν έχει τη δυνατότητα περιστροφής. Με κανονικό φορτίο, ο κινητήρας λειτουργεί σημαντικά κάτω από τη μέγιστη ροπή του, ωστόσο, η ακολουθία εκκίνησης θα περιλαμβάνει επιπλέον φορτίο. Τα χαρακτηριστικά του κινητήρα παρουσιάζονται συνήθως σε μια καμπύλη ροπής.
Σχετικά άρθρα
Energy Recovery in Compressor Systems
30 Ιουνίου, 2022
Discover how energy from waste heat is recovered in water-cooled or air-cooled compressed air systems. We will take a look at the recovery potential and the different methods of energy recovery.
Τροφοδοτικό ισχύος
5 Σεπτεμβρίου, 2022
Ο ηλεκτρισμός παίζει σημαντικό ρόλο στη συμπίεση του αέρα. Μάθετε περισσότερα για την ηλεκτρική ισχύ και τη σχέση μεταξύ ενεργού, άεργου και φαινομενικής ισχύος.